金屬材料抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度

1、金屬資料抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度解析1試驗(yàn)依照GB228-2002（金屬資料拉伸試驗(yàn)方法）試驗(yàn)采用RGM-100型全能資料試驗(yàn)機(jī)，以2030MPa/s速率加荷直至將試樣拉伸至斷裂。試樣拉斷時(shí)的最大力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為金屬資料的抗拉強(qiáng)度。2鋼材抗拉強(qiáng)度測(cè)量的影響因素依照鋼材抗拉強(qiáng)度的計(jì)算公式為：4F（1）d2式中：抗拉強(qiáng)度，單位MPa（N/mm2）；F拉力，單位N；d鋼材直徑，單位mm。對(duì)于鋼材抗拉強(qiáng)度檢測(cè)，只要溫度在室溫（2535）周邊變化不大，溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響就可以忽略不計(jì)；別的，只要加荷速率控制在規(guī)范贊同范圍內(nèi)（規(guī)范贊同范圍：10-30MPa/s；實(shí)質(zhì)加荷速率：20-30MPa/s），加荷速

2、率的影響也可以忽略不計(jì)?？梢詫?duì)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響的因素主要有：重復(fù)測(cè)試（同一批試件在相同試驗(yàn)條件下重復(fù)測(cè)量結(jié)果的差異性）、試件截面積變化（概括為直徑d誤差）、荷載測(cè)量的精度以及測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)修約。上述影響因素中，試件材質(zhì)非平均性直接表現(xiàn)在測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)變化上，屬于A類(lèi)不確定度評(píng)定；其余影響因素都是由于影響量的誤差而以致試驗(yàn)測(cè)試量的誤差，均屬B類(lèi)不確定度評(píng)定。金屬資料抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度影響因素匯總于表1中。表1影響金屬資料抗拉強(qiáng)度測(cè)量正確性的主要因素序號(hào)影響因素代號(hào)單位不確定度種類(lèi)1重復(fù)測(cè)試RA類(lèi)2試件尺寸誤差Dmm3荷載測(cè)量誤差QNB類(lèi)4強(qiáng)度測(cè)量值數(shù)據(jù)修約N3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定3.1樣品不平

3、均性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uR第1頁(yè)/共4頁(yè)從依照這10個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行鋼材抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度的評(píng)定，屬于A類(lèi)不確定度評(píng)定，相應(yīng)的測(cè)量不確定度稱為重復(fù)測(cè)量不確定度uR，可采用貝塞爾法按（2）式進(jìn)行評(píng)定：1nuR(i)2（2）n(n1)i1式中：n為重復(fù)測(cè)量次數(shù)，i為第i次測(cè)量的資料強(qiáng)度測(cè)量值，為同一資料的試件強(qiáng)度各次測(cè)量結(jié)果的平均值。按式（2）計(jì)算，重復(fù)測(cè)量以致的試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uR3.2試件尺寸以致的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度ud由于試件直徑誤差以致的試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度屬B類(lèi)不確定度。對(duì)于誤差為a的影響量x的不確定度u(x)，可按式（4）進(jìn)行評(píng)定：u(x)a（3）k直徑尺寸出現(xiàn)在區(qū)間

4、dmm內(nèi)各點(diǎn)的概率相等，即直徑誤差分布為平均分布，所以其包含因子k=3。依照式（4），試件直徑d的測(cè)量不確定度u(d)為：u(d)a（mm）（4）k試件抗拉強(qiáng)度對(duì)試件直徑d的矯捷系數(shù)cd可以經(jīng)過(guò)對(duì)式（1）求d偏導(dǎo)數(shù)獲?。?F2cddd3d（5）取，d取標(biāo)稱尺寸，代入上式中得cdMPa/mm）由試件直徑誤差引起的試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度ud為：udcdu(d)（6）3.3試驗(yàn)機(jī)拉力誤差引起的試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度uF第2頁(yè)/共4頁(yè)依照儀器檢定結(jié)果，RGM-100型全能試驗(yàn)機(jī)力值測(cè)定的最大示值誤差為1%FS（滿量程）。在試驗(yàn)的10個(gè)試件中，測(cè)量獲取的最大抗拉強(qiáng)度max，將max和試件標(biāo)稱

5、直徑代入式（1）獲取本次試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)最大用心量值Fmax，從而試驗(yàn)力的不正確度為：a=1%Fmax將a，k=（平均分布）代入式（4）獲取試驗(yàn)力的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(F)3為：u(F)a（7）3試件抗拉強(qiáng)度對(duì)試驗(yàn)力F的矯捷系數(shù)cF可以經(jīng)過(guò)對(duì)式（1）求偏F導(dǎo)數(shù)獲取：cF42（8）Fd將試件標(biāo)稱直徑d代入上式得：cF。從而，由試驗(yàn)力誤差引入的試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度uF為：uFcFu(F)（9）3.4數(shù)值修約的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u依照鋼材抗拉強(qiáng)度修約規(guī)則，其修約間隔為5MPa。對(duì)試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修約引起的抗拉強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度u為：u（10）324不確定度重量匯總以上對(duì)重復(fù)測(cè)量、試件直徑誤差、試驗(yàn)力誤差和數(shù)據(jù)修約四種因素引起的鋼材試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度重量進(jìn)行了解析評(píng)定，各個(gè)因素以致的鋼材試件抗第3頁(yè)/共4頁(yè)拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度重量匯總于表3中。表3金屬資料試件抗拉強(qiáng)度測(cè)量不確定度重量匯總表（單位：MPa）uRuduFu5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc由于上述四個(gè)不確定度重量uR、ud、uF、u互相獨(dú)立，所以可按式（11）計(jì)算金屬資料抗拉強(qiáng)度測(cè)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc：ucuR2ud2uF2u2（11）把表3中所列的各個(gè)不確定度重量代入式（11），獲取uc擴(kuò)展不確定度U擴(kuò)展不確定度U與合成不確定度uc之間的關(guān)系為：Ukuc（12）式中：k為包含因子，k值與被測(cè)量y的分布有關(guān)，一