付永軍

( 河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司，河北 張家口 075100)

測(cè)量不確定度是表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，是與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。在進(jìn)行各種檢測(cè)時(shí)，不可能得到絕對(duì)正確的測(cè)量結(jié)果(真值)，只能得到被測(cè)量的約定真值。測(cè)量不確定度就是對(duì)測(cè)量結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確度的“可疑程度”的定量表征。測(cè)量不確定度是作為實(shí)驗(yàn)室必須具備的一項(xiàng)能力。拉伸試驗(yàn)是產(chǎn)品檢測(cè)的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目之一，因此評(píng)定其測(cè)量不確定度是十分重要的。

1 概述

1.1 測(cè)量方法:依據(jù)GB/T 228—2008《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》。

1.2 環(huán)境條件:室溫25℃，相對(duì)濕度≤80%。

1.3 測(cè)量設(shè)備:WE—1000 液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(1 級(jí)，示值相對(duì)最大允許誤差±1%);游標(biāo)卡尺(分辯力0.02mm);標(biāo)距儀0.5 級(jí)。

1.4 檢測(cè)對(duì)象:1 支Φ20mm 熱軋帶肋鋼筋拉伸試樣。

2 建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)GB/T228—2008 標(biāo)準(zhǔn):

3 測(cè)量不確定度來(lái)源的分析

經(jīng)過(guò)分析，主要來(lái)源是:試驗(yàn)機(jī)引起的不確定度;載荷值誤差引起的不確定度;標(biāo)距儀引起的不確定度;試樣尺寸測(cè)量誤差引起的不確定度(試樣的斷后伸長(zhǎng));試驗(yàn)力值測(cè)量所引起的不確定度。其它如應(yīng)力速率和環(huán)境條件等引起的不確定度忽略不計(jì)。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

4.1 試驗(yàn)機(jī)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.1.1 根據(jù)WE-1000 液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢定證書(shū)可知為1 級(jí)，其示值相對(duì)誤差為±1%，示值誤差出現(xiàn)在區(qū)間〔-1.0%～+1.0%〕的概率是均勻的，可用B 類(lèi)評(píng)定，所以其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uF1，rel==0.0058，自由度ν=50。

4.1.2 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。試驗(yàn)機(jī)是借助于0.3 級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀進(jìn)行校準(zhǔn)的，該校準(zhǔn)源的不確定度為0.3%，置信因子為2，故由此引起的B 類(lèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，自由度ν=50。

4.2 讀取試驗(yàn)機(jī)示值時(shí)不確定度評(píng)定

試驗(yàn)人員讀取試驗(yàn)機(jī)示值(試驗(yàn)力)時(shí)，引入的不確定度與試驗(yàn)機(jī)度盤(pán)的分度值有關(guān)。該度盤(pán)量程上限為500kN，1 個(gè)分度相當(dāng)于1kN，而試驗(yàn)人員能估讀到±0.5 個(gè)分度，即±0.5kN。試樣不會(huì)一直拉到量程的上限才斷裂，一般在量程的30%～80% 范圍內(nèi)，本試樣一般斷裂于170kN 處，這樣，±0.5kN相對(duì)170kN 而言，即為±0.5/170 = ±2.9x10-3。取±2.9x10-3為試驗(yàn)力示值讀數(shù)相對(duì)誤差，則讀數(shù)可能值出現(xiàn)于此范圍內(nèi)的任何處是等概率的，即為均勻分布，取置信概率P =100%，包含因子

4.3 標(biāo)距儀引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

試樣原始標(biāo)距L0=100mm，是用10—300mm 的拉伸試樣標(biāo)距儀一次性劃出的，標(biāo)距儀檢定合格，極限誤差為±0.5%，且服從均勻分布，則B 類(lèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0029，自由度ν=50。

4.4 測(cè)量斷后標(biāo)距Lu所用游標(biāo)卡尺的誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

試樣斷后標(biāo)距Lu是用0—150mm 的游標(biāo)卡尺測(cè)量的，經(jīng)檢定合格，檢定證書(shū)給出的極限誤差為±0.02mm，服從均勻分布，其所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度用B 類(lèi)方法評(píng)定，自由度ν=50。

4.5 試樣斷后標(biāo)距Lu測(cè)量重復(fù)性所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

任取1 支斷后試樣由1 人測(cè)量，測(cè)量10 次，其結(jié)果見(jiàn)下表:

測(cè)量次數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10測(cè)量值(mm) 128.30 128.26 128.20 128.44 128.16 128.20 128.22 128.28 128.22 128.26

4.6 不同測(cè)試人員對(duì)試驗(yàn)機(jī)力值讀數(shù)重復(fù)性所引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

本試驗(yàn)機(jī)采用的是度盤(pán)式試驗(yàn)機(jī)，對(duì)于最大力，從停留在最大力處的度盤(pán)被動(dòng)指針進(jìn)行重復(fù)性讀數(shù)，由1 人讀取10 個(gè)數(shù)據(jù)，見(jiàn)下表:

讀取次數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10最大力(kN) 184.5 185.0 184.0 185.5 185.0 186.0 184.5 185.0 184.5 185.0

5 計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1 拉伸測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度可合成為:

下屈服強(qiáng)度ReL的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為:uReL，rel=

抗拉強(qiáng)度 Rm的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為:uRm，rel=斷后伸長(zhǎng)率A 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為:012

5.2 各參數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

下屈服強(qiáng)度uc(ReL)=ReL×uRel，rel=396×0.0062=2.5MPa

抗拉強(qiáng)度uc(Rm)=Rm×uRm，rel=589 ×0.0063 =3.7MPa

斷后伸長(zhǎng)率uc(A)=A(%)×uA，rel=28.20% ×0.012=0.34%

6 測(cè)量不確定度的報(bào)告

下屈服強(qiáng)度ReL=396MPa，U(ReL)=5.0MPa，k=2。

抗拉強(qiáng)度Rm=589MPa，U(Rm)=7.4MPa，k=2。

斷后伸長(zhǎng)率A=28.20%，U(A)=0.68%，k=2。