(上?？睖y設計研究院有限公司，上海 200434)

土工織物拉伸強度試驗不確定度評定

胡寧寧

(上?？睖y設計研究院有限公司，上海 200434)

本文根據(jù)水利部標準《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)對機織土工織物的拉伸強度進行測試，依據(jù)國家計量規(guī)范《測量不確定度的評定與表示》(JJF 1059.1—2012)對試驗結果進行測量不確定度評估，對引起不確定度的來源進行分析并量化，求得擴展不確定度并給出不確定度分析結果。

土工織物；拉伸強度；不確定度；評定

1 概 述

目前，土工合成材料作為國民生產(chǎn)中非常重要的一類材料，廣泛應用于工業(yè)、交通、能源、農(nóng)業(yè)、水利、環(huán)境和國土改造等領域[1]。拉伸強度是反映其性能優(yōu)劣的最重要的指標。水利部標準《土工合成材料測試規(guī)程》(SL 235—2012)給出了該指標的具體測試方法[2]，本文嘗試利用該測試方法展開試驗，并對試驗結果的不確定度進行評定，給出符合計量技術規(guī)范的擴展不確定度報告及分析結果。

2 試驗過程和結果

2.1 試驗原理

此次試驗采用機織土工織物，將試樣夾持在電子萬能試驗機上、下夾具內(見下圖)，在外加負荷不斷增大時，試樣開始破壞直至完全斷裂。

土工織物拉伸強度試驗圖

2.2 試驗步驟

先將樣品置于溫度為(20±2)℃、相對濕度(60±10)%的環(huán)境中調溫調濕24h。此次試驗采用窄條法，將已調溫調濕過的樣品裁取縱、橫向各10塊試樣，每塊試樣長度不小于200mm，寬度60mm，在兩邊抽去大約相同數(shù)量的邊紗，使試樣寬度達到50mm。試樣上不得有影響試驗結果的可見疵點。

此次試驗在溫度21℃、相對濕度64%的環(huán)境中進行。校正儀器上、下夾具的隔距為100mm，設定拉伸速率為20mm/min。將試樣置于上、下夾具內，然后旋緊上、下夾具螺絲，啟動萬能試驗機，待試樣完全破壞，記錄最大拉伸力值，并計算拉伸強度，以kN/m為單位。

若試樣在夾具中打滑，或在鉗口邊緣或鉗口內被夾壞，且該測值小于平均值的80%，則應剔除這次試驗數(shù)值，并在原樣品上再裁取試樣，補足試驗次數(shù)。

2.3 試驗結果

此次試驗采用SANS CMT7504微機控制電子萬能試驗機，試驗結果見表1。

表1 機織土工織物拉伸強度試驗結果

續(xù)表

3 拉伸強度的不確定度評定

根據(jù)國家計量技術規(guī)范《測量不確定度的評定與表示》(JJF 1059.1—2012)對試驗結果進行不確定度分析[3]，本文統(tǒng)一按相對不確定度來分析。不確定度主要分為兩大類：A類和B類。A類不確定度是按數(shù)理統(tǒng)計方法得到的，B類是由非統(tǒng)計方法得到的。A類不確定度和B類不確定度二者合成得到合成不確定度，合成不確定度再乘以合適的擴展因子得出擴展不確定度。此次試驗結果的不確定度分析如下。

3.1 數(shù)學模型

土工織物的拉伸強度計算公式為

式中T——拉伸強度，kN/m；

F——最大拉伸力值，kN；

B——試樣寬度，m。

3.2 測量不確定度來源分析

3.2.1 最大拉力F測量不確定度的主要來源

a. 試驗機測量不確定度。

b. 試驗機校準不確定度。

c. 數(shù)據(jù)采集記錄所帶來的影響。

3.2.2 試樣寬度B測量不確定度的主要來源

a. 鋼直尺的精度。

b. 人員讀數(shù)的誤差影響。

3.3 不確定度計算

3.3.1 A類相對不確定度

n=10

3.3.2 B類相對不確定度

a. 最大拉力F測量的相對不確定度。

所用電子萬能試驗機是采用0.3級標準測力儀進行檢定的，其置信因子k=2，因此由檢定儀器所引入的相對不確定度為

JJF 1103—2003計量技術規(guī)范中規(guī)定：一個合格的計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對不確定度為urel(F3)=0.002，該數(shù)據(jù)可直接引用[4]。

從以上分析可以看出，在最大拉力F的測量中，萬能試驗機的精度對T測量不確定度的影響最大。同時，由于以上三個因素引起的不確定度相互獨立，最大拉力F測量引入的相對不確定度為

b. 試樣寬度B測量引入的相對不確定度。

試樣寬度的測量工具為鋼直尺，根據(jù)檢驗檢定證書，知其最大允許誤差為±0.05mm，因此，其引入的不確定度為

所使用的鋼直尺分辨力為1mm，所以人員讀數(shù)誤差所引起的不確定度為

由鋼直尺引入的不確定度和人員讀數(shù)引入的不確定度相互獨立，試樣寬度B測量的不確定度合成為

urel(B)=0.0116

c. B類相對不確定度合成。

3.4 拉伸強度T測量相對不確定度的合成

3.5 拉伸強度擴展不確定度及不確定度結果

當k=2時，此組試樣拉伸強度的擴展不確定度為

不確定度結果表示為

不確定度計算結果見表2。

表2 不確定度計算結果

4 結 論

本文通過對機織土工織物拉伸強度試驗結果進行不確定度評定，得出以下結論：

a. 依據(jù)水利部標準SL 235—2012在本實驗室系統(tǒng)下進行的土工織物拉伸強度試驗，測量工具精密度較高，試驗的重復性和復現(xiàn)性較好，所得試驗結果理想。

b. 此次試驗中A類不確定度，即測量的重復性引入的不確定度相對較小。

c. B類不確定度中最大拉力F分量引入的不確定度較小。試樣寬度B分量引入的不確定度較大，成為影響此次試驗結果準確性的主要因素。建議條件允許下，優(yōu)先采用試樣寬度為200mm的寬條法進行試驗，以減小此分量引入的相對不確定度。

[1] 遲景魁. 中國土工合成材料發(fā)展現(xiàn)狀與未來[J]. 紡織導報,1999(1): 14.

[2] SL 235—2012 土工合成材料測試規(guī)程[S]. 北京：中國水利水電出版社，2012.

[3] JJF 1059.1—2012 測量不確定度評定與表示[S].北京：中國質檢出版社，2013.

[4] JJF 1103—2003 萬能材料試驗機計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評定[S].北京：中國計量出版社，2003.

UncertaintyEvaluationofGeotextileTensileStrengthTest

HU Ningning

(ShanghaiInvestigationDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200434,China)

In the paper, the tensile strength of woven geotextile is tested according to MWR standards ‘Geosynthetics Testing Procedures’ (SL 235—2012). The test uncertainty is evaluated aiming at the test results according to national metrological specification ‘Evaluation and expression of measurement uncertainty’ (JJF 1059.1—2012). The sources of uncertainty is analyzed and quantified, thereby obtaining extension uncertainty and uncertainty analysis results.

geotextile; tensile strength; uncertainty; evaluation

TV49

A

1673-8241(2017)09-0044-03

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.09.013