付建農(nóng) 陳海玲 楊雪艷 于 天

(中國兵器工業(yè)集團第五三研究所，濟南 250031)

一切測量結(jié)果都不可避免地具有不確定度[1]，測量不確定度是對測量結(jié)果的定量表征。環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的拉伸剪切強度是粘接構(gòu)件膠接強度的主要指標，因此拉伸剪切試驗是膠粘劑最基本的試驗之一[2]。筆者以環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的拉伸剪切強度試驗為例，對測量結(jié)果的影響因素進行了分析，對測量結(jié)果的不確定度進行了評定。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

依據(jù)GB/T 7124-2008[3]，在平行于粘接面且在試樣主軸方向上施加一拉伸力，測出剛性材料單搭接粘接處的剪切應(yīng)力。

1.2 主要儀器與材料

電子拉力試驗機：RGT-10A型，深圳新三思材料檢測有限公司；

游標卡尺：精度0.02 mm；

環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠：濟南北方泰和新材料有限公司。

1.3 實驗環(huán)境

試樣需在GB/T 2918-1998《塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標準環(huán)境》中規(guī)定的標準調(diào)節(jié)環(huán)境中進行調(diào)節(jié)和實驗。

1.4 測定方法

按照GB/T 7124-2008，以9.0 MPa/min的速率拉伸試樣，直至試樣破壞。試樣剪切破壞的最大負荷作為破壞載荷。

2 數(shù)學(xué)模型

膠粘劑的拉伸剪切強度實驗結(jié)果以有效試樣的拉伸剪切強度多次實驗結(jié)果的算術(shù)平均值表示，按式(1)計算:

(1)

式中:σ——拉伸剪切強度，MPa；

F——破壞載荷，N；

L——粘接面長度，mm;

b——粘接面寬度,mm。

3 測量不確定度來源

經(jīng)分析，膠粘劑的拉伸剪切強度測量不確定度的主要來源是：(1)檢測人員重復(fù)測量引入的不確定度；(2)試樣尺寸(厚度、寬度)測量引入的不確定度； (3)電子拉力試驗機引入的不確定度；(4)環(huán)氧樹脂膠粘劑涂層厚度引入的不確定度，由于制樣時按照標準規(guī)定的涂膠厚度[2]，故不考慮該不確定度因素的影響；(5)試驗環(huán)境條件引入的不確定度，由于按GB/T 2918-1998規(guī)定進行了狀態(tài)調(diào)節(jié)，因此可不考慮該因素。

4 測量不確定度的評定[4]

4.1 重復(fù)測量引入的標準不確定度u1

對環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠樣品進行10次重復(fù)測量，測量數(shù)據(jù)列于表1。

表1 拉伸剪切強度重復(fù)測試結(jié)果 MPa

拉伸剪切強度重復(fù)測量引入的標準不確定度按下式計算:

u1,r=0.19/28.8=0.66%

4.2 試樣尺寸測量引入的不確定度

(1)粘接面長度測量引入的不確定度uL

因此粘接面長度引入的合成標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

uL,r=0.144/12.5=1.16%

(2)粘接面寬度引入的不確定度ub

粘接面寬度引入的合成標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

ub,r=ub/b=0.144/25.0=0.58%

試樣工作面積為：A=Lb，因為試樣粘接面長度和寬度的測量相互獨立，所以試樣工作面積測量引入的相對標準不確定度為：

4.3 力值測量引入的不確定度uF

電子拉力試驗機的最大允許誤差為±1%，測量值按均勻分布考慮，則相對標準不確定度為：

5 合成標準不確定度

由于各不確定分量之間彼此獨立，因此環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的拉伸剪切強度測量結(jié)果的合成相對標準不確定度為：

標準不確定度為：

uc=28.8 MPa×1.57%=0.5 MPa

6 擴展不確定度與測量結(jié)果表示

取置信水平P=95%，包含因子k=2，則擴展不確定度為：

U=kuc=2×0.5 MPa=1.0 MPa。

環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的拉伸剪切強度測量結(jié)果表示為：(28.8±1.0)MPa，k=2。

7 結(jié)語

通過對膠粘劑拉伸剪切強度測定不確定度的分析和評定發(fā)現(xiàn)，測量不確定度的主要來源是試樣的粘接尺寸，所以在制樣時應(yīng)該嚴格控制試驗粘接尺寸，同時還應(yīng)嚴格控制試驗條件，按照規(guī)程操作，確保試驗結(jié)果的準確可靠。

[1] JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示[S].

[2] 王夢鐘，黃應(yīng)昌.膠粘劑應(yīng)用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1995:871-874.

[3] GB/T 7124-2008 膠粘劑 拉伸剪切強度的測定[S].

[4] 昃向君.實驗室認可準備與審核工作指南[M].北京:中國標準出版社，2003：82-85.