王學鵬

摘 要：測量材料的不確定度與探究其實際應用價值是質(zhì)量實驗體系中的一項重要內(nèi)容，并且實驗室對于材料力學性能的不確定度評定會專門配置有相關的程序。而在檢驗實驗室中，對于金屬材料力學性能測試的不確定度評定有著嚴格的要求，同時這也是一項被實驗室認可的探究性實驗工作。本文對金屬材料力學性能測試不確定度的評定進行探討，以期為金屬材料的理化檢驗提供實踐經(jīng)驗。

關鍵詞：金屬材料；力學性能測試；不確定度評定

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.219

1 前言

現(xiàn)階段，針對金屬材料力學性能測試不確定度評定的各種研究報道層出不窮，在這些研究報道中，金屬室溫拉伸試驗與金屬硬度試驗是其中被頻繁提到的兩種測試。目前，出版了新的關于金屬室溫拉伸試驗方法與硬度的一些試驗標準，該標準以金屬材料的不確定度評定實例做相關說明，然而在實際的評定過程中仍存在一些問題。本文主要對金屬材料力學性能測試量的不確定度評定進行探討，進而對金屬材料力學性能測試做詳細分類，再根據(jù)類別劃分不同測量不確定度評定間的共同特征，從而為目前的金屬材料力學性能測試的不確定度評定提供更多參考依據(jù)。

2 分類對象

在金屬材料力學性能測試中，不確定度評定對象的分類主要有兩種，一種可直接通過傳感器、測量工具等確定，俗稱直接量。例如，F(xiàn)m（最大試驗力值）可直接通過傳感器取得的位移曲線直接測量出來；此外，斷后標距Lu、試樣斷裂最小直徑du也可以直接測量得到[1]。另一種則基于直接量上再通過復雜計算與分析后得到的量，俗稱間接量，間接量是直接量基礎上的再運算合成。例如Rm、Rp0.2、A、Z等就是間接量。維氏硬度（HV）和布氏硬度（HB）的最終硬度值，先采用壓痕尺寸進行取值測量，再在測量值上計算獲得，因HV值和HB值的計算公式中變量僅是壓痕尺寸的測量取值量，而其余的數(shù)值都是常數(shù)，所以可將HV值和HB值等同于直接量。由此可方便HV值、HB值及洛氏硬度值能夠根據(jù)統(tǒng)一不確定度評定標的準來評定。分類具體如下：一是直接量，包括Fm、Rp0.2、du、d0、a0、b0、HRC、HRB、HB、HV、KU2、KV2等。a0與b0用以表示矩形截面測試量，a0則表示試樣的原始厚度，b0則表示試樣長度原始寬度。二是間接量，包括Fm、Rp0.2、A、Z等。

3 評定方法

一般情況下，不確定度的評定方法可分為兩種，包括A類、B類評定標準不確定度。而A類評定標準不確定度通常采用統(tǒng)計分析法對觀測列的標準不確定度進行評定，在實際理化檢驗中較常用合并樣本標準差、最小二乘法、極差法及塞爾公式這四種方式。B類評定標準不確定度不同于A類評定標準不確定度，B類主要按照大量已知信息進行不確定度的評定，例如，采用檢定證書、校準證書、準確度等級、技術(shù)說明書給出的不確定度等，或者是根據(jù)以往對的測量數(shù)據(jù)、工作經(jīng)驗等進行評定。

此外，筆者根據(jù)自身對金屬材料的不確定量評定的摸索，總結(jié)出一套全新評定材料不確定度的方案措施，總的來說，其評定方法是依據(jù)量值的變化規(guī)律以分類來評定材料的不確定度，進而構(gòu)建為一套新型的評定方法。

3.1 直接量

從其構(gòu)成而言，直接量是由測量過程、量值溯源、自身系統(tǒng)這三個部分的不確定度構(gòu)成的，具體情況詳見表1。

3.2 間接量

通常情況下，間接量的數(shù)據(jù)都是測試人員利用直接量的測試結(jié)果通過復雜公式運算出來的。一般來說，要想評定間接量的內(nèi)容，測試人員可通過兩個步驟實現(xiàn)。一是評定基本情況。對間接量、直接量的影響因素進行評價。二是運用公式進行運算，然后對全部不確定度進行整理[2]。研究表明，間接量是由四項力學性能構(gòu)成，可結(jié)合圓形截面試驗樣本計算得到。倘若截面呈現(xiàn)舉行，則可把u（d）變?yōu)閡（a0）以及u（b0），詳細情況見表2。

4 評估測量過程中的誤差

通常情況下，測試數(shù)據(jù)具有直接量以及間接量這兩大類型，其中前者的測試數(shù)據(jù)是后者展開工作的前提條件，對其測試結(jié)果產(chǎn)生直接影響。因此，探究直接量測試的可靠措施顯得尤為重要[3]。對于直接量的測定，力學往往從這三個方面著手：一是測量基準，指的是測量的標定工具，會比一般的測量工具的精度等級要高，其測量精度屬于最高級別。二是測量基準，這是針對工具來說的。三是測量工具。研究表明，工具的精度通常會明顯低于基準。實際中，采用測量基準對測量工具進行檢定時，會習慣性地將測量基準值作為真值處理，基于相同條件下對測量工具的值與測量基準的值進行對比，對比出兩者的差值，若該差值處于一定范圍內(nèi)，則表示測量工具的精度是合格的。當采用測量工具測試測量對象時，測量到的值會存在誤差區(qū)間，若將設備的分辨力因素考慮在內(nèi)，實際測量值的誤差區(qū)間還會更大。

5 結(jié)束語

綜上所述，將金屬材料的力學性能測試量分為直接量與間接量，對測試量的量值溯源進行分析，通過三個部分對直接量不確定度進行分析；在直接量不確定度基礎上對其他因素的不確定度進行獲取，再將這些不確定度分量合成后形成間接量不確定度。由此可提高金屬材料力學性能測試的不確定度評定效果。

參考文獻：

[1]王曉靈，石麗秋，劉詠.用ISOC型試樣測試Ti（C，N）基金屬陶瓷抗彎強度的不確定度評定[J].粉末冶金材料科學與工程，2015（01）：7-13.

[2]陳亞軍，周姝，白云.民航維修領域金屬材料洛氏硬度檢測標準的對比分析[J].理化檢驗（物理分冊），2015（09）：636-642.

[3]巫鋼.金屬材料拉伸試驗測量不確定度的分析[J].測試技術(shù)學報，2014（05）：405-409.