劉石磊

(深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，廣東 深圳 518131)

1 引言

斷裂伸長(zhǎng)率是織物的重要力學(xué)性能指標(biāo)，其測(cè)試原理是以恒定速度拉伸規(guī)定尺寸的織物試樣直至斷裂進(jìn)而得出試樣的斷裂伸長(zhǎng)率。為全面了解試驗(yàn)中檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率檢測(cè)結(jié)果的影響因素進(jìn)行分析，本文依據(jù)JJF 1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[1]，對(duì)織物斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)量的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，分析引起測(cè)量結(jié)果不確定度的主要因素，為提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性提供依據(jù)。

2 試驗(yàn)

2.1 測(cè)試方法

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》[2]進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 環(huán)境條件

試樣在溫度(20±2)℃、相對(duì)濕度(65±4)RH%的狀態(tài)下調(diào)節(jié)24 h，并在此條件下進(jìn)行測(cè)試。

2.3 測(cè)試設(shè)備

織物強(qiáng)力機(jī)，I級(jí)精度；數(shù)顯游標(biāo)卡尺。

2.4 試驗(yàn)步驟

按GB/T 3923.1—2013要求進(jìn)行取樣，并按GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》[3]進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)后，調(diào)整強(qiáng)力機(jī)使其上下夾具之間的距離為200 mm(精確至0.5 mm)，將試樣置于強(qiáng)力機(jī)的上下兩夾具中，采用預(yù)張力夾持試樣，盡量使夾口線與拉力軸線垂直，并確保夾持面在同一平面上，輸入試樣夾緊后夾具間的初始距離，設(shè)定拉伸速度為100 mm/min，啟動(dòng)強(qiáng)力機(jī)，拉伸試樣直至斷裂。強(qiáng)力機(jī)的橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出試樣斷裂后夾具間的距離，并按公式計(jì)算出斷裂伸長(zhǎng)率， 計(jì)算平均值，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值修約。

3 不確定度的主要來(lái)源和分析

從斷裂伸長(zhǎng)率的試驗(yàn)過(guò)程分析可知，織物斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)量結(jié)果不確定度的主要來(lái)源有：

斷裂伸長(zhǎng)率重復(fù)性測(cè)量帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；試樣夾緊后夾具間初始距離帶來(lái)的不確定度：包括夾具間初始距離重復(fù)測(cè)量帶來(lái)的不確定度、數(shù)顯游標(biāo)卡尺精度帶來(lái)的不確定度；強(qiáng)力機(jī)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量試樣拉斷后夾具間距離帶來(lái)的不確定度：包括橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)精度帶來(lái)的不確定度、校準(zhǔn)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)用的標(biāo)準(zhǔn)大量程位移測(cè)量裝置的精度帶來(lái)的不確定度；強(qiáng)力機(jī)數(shù)顯系統(tǒng)的數(shù)值修約帶來(lái)的不確定度。

4 不確定度的評(píng)定

4.1 斷裂伸長(zhǎng)率重復(fù)性測(cè)量引起的不確定度

斷裂伸長(zhǎng)率是被測(cè)某一批相同試片的特性，在這些試片上裁取的試樣之間的差異帶來(lái)的不確定度可用這些試樣重復(fù)測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)以長(zhǎng)邊平行于緯向在同一匹布樣上裁取10個(gè)試樣進(jìn)行斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 織物斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果

采用A類方法評(píng)定，由貝塞爾公式得出其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中：Ei-某次測(cè)量結(jié)果；

n-測(cè)量次數(shù)，n=10。

實(shí)際測(cè)量的試驗(yàn)結(jié)果是以5片試樣的平均值作為測(cè)量結(jié)果，則重復(fù)性測(cè)量所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2 試樣夾緊后夾具間初始距離測(cè)量帶來(lái)的不確定度

4.2.1初始距離重復(fù)測(cè)量不確定度

用數(shù)顯游標(biāo)卡尺對(duì)同一試樣夾緊后的初始距離重復(fù)測(cè)量10次，其測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 織物試樣初始距離測(cè)量結(jié)果

采用A類方法評(píng)定，由貝塞爾公式得出其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

式中：L0i—某次測(cè)量結(jié)果；

n-測(cè)量次數(shù)，n=10。

因此初始距離重復(fù)測(cè)量引起的不確定度為

u1(L0)=S(L0i)=0.014 mm

4.2.2數(shù)顯游標(biāo)卡尺精度帶來(lái)的不確定度

4.2.3初始距離測(cè)量帶來(lái)的總的不確定度

u1(L0)與u2(L0)分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以：

初始距離測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.3 強(qiáng)力機(jī)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量試樣拉斷后夾具間距離帶來(lái)的不確定度

4.3.1橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)精度帶來(lái)的不確定度

4.3.2校準(zhǔn)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)用的標(biāo)準(zhǔn)大量程位移測(cè)量裝置的精度帶來(lái)的不確定度

I級(jí)強(qiáng)力機(jī)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)使用大量程位移測(cè)量裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，該大量程位移測(cè)量裝置示值誤差為0.03%，采用均勻概率分布處理，按B類方法評(píng)定，則標(biāo)準(zhǔn)大量程位移測(cè)量裝置引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

數(shù)顯式強(qiáng)力機(jī)采用計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)，可以不考慮人員讀數(shù)重復(fù)性引入的不確定度，所以橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量試樣斷裂后夾具間距離引起的總的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.4 檢測(cè)結(jié)果數(shù)值修約帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

采用B類方法評(píng)定，取矩形(均勻)分布，數(shù)值修約引入的不確定度分量為：

δx為修約間隔，斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果取平均值，修約到0.5%，所以：

uE2=0.29δx=0.29×0.5%=0.145%

4.5 不確定度一覽表

綜上分析，將各不確定度分量的來(lái)源及數(shù)值匯總，見(jiàn)表3、表4。

表3 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

表4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

4.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于試樣夾緊后夾具間初始距離、強(qiáng)力機(jī)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)精度、斷裂伸長(zhǎng)率重復(fù)性測(cè)量和數(shù)值修約所引入的各不確定度分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.7 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與包含因子k的乘積，取置信概率p=95%，包含因子k=2，則斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)量的擴(kuò)展不確定度為：

U=k·uc(E)=2×0.21%=0.42%

4.8 測(cè)量不確定度報(bào)告

按GB/T 3923.1-2013標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)以上評(píng)定，織物長(zhǎng)邊平行于緯向方向斷裂伸長(zhǎng)率的報(bào)告為：E=19.09±0.42%，k=2。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)織物斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)量不確定度的評(píng)定，發(fā)現(xiàn)影響斷裂伸長(zhǎng)率檢測(cè)結(jié)果的主要因素是夾具間初始距離測(cè)量、強(qiáng)力機(jī)橫梁位移測(cè)量系統(tǒng)精度、斷裂伸長(zhǎng)率重復(fù)性試驗(yàn)和數(shù)值修約，因此，在實(shí)際檢測(cè)中的關(guān)鍵控制點(diǎn)是要提高檢測(cè)人員素質(zhì)，充分考慮試樣夾緊后夾具間初始距離的測(cè)量以及施力的軸向性等對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，注意各操作環(huán)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范，核查各類測(cè)量讀數(shù)、計(jì)算、轉(zhuǎn)換結(jié)果；對(duì)于測(cè)量試樣夾緊后夾具間初始距離用的游標(biāo)卡尺及強(qiáng)力機(jī)要定期進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，確保其在合格范圍內(nèi)使用；對(duì)于測(cè)試中在鉗口處斷裂的值小于最小的“正?！敝担獓?yán)格按照規(guī)則予以剔除，從而最大限度地提高測(cè)量結(jié)果的可信度。