吳桂昌

(漯河經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)局,河南漯河 462000)

材料產(chǎn)生均勻塑性變形的應(yīng)力上限值即為材料的抗張強(qiáng)度[1],也稱為抗拉強(qiáng)度。抗張強(qiáng)度檢測(cè)值能夠描述材料對(duì)拉伸破壞的抵抗能力,是材料力學(xué)性能評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一[2]。絕緣老化前的抗張強(qiáng)度檢測(cè)不僅是電線電纜日常檢測(cè)過(guò)程中最為普遍的檢測(cè)項(xiàng)目,同時(shí)也是電線電纜安全性檢測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)[3]。檢測(cè)電線電纜絕緣老化前的抗張強(qiáng)度,能夠確定其生產(chǎn)過(guò)程中存在的工藝缺陷,判斷電線電纜所用絕緣材料的性能好壞[4]。

在大型建筑中,普遍使用大量的、不同型號(hào)的電線電纜[5],因此準(zhǔn)確檢測(cè)大型建筑中電線電纜絕緣老化前的的抗張強(qiáng)度成為大型建筑安全性能檢測(cè)的主要內(nèi)容之一。當(dāng)前普遍使用的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)方法在檢測(cè)過(guò)程中易受外界因素影響[6],令檢測(cè)結(jié)果存在一定誤差。本文在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上,分析導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)誤差的主要影響因素,并對(duì)各影響因素的影響程度進(jìn)行確定,以此獲取更為精準(zhǔn)的抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

1 電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)方法

1.1 抗張強(qiáng)度檢測(cè)流程

利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)電線電纜的抗張強(qiáng)度,檢測(cè)過(guò)程重復(fù)多次,采集檢測(cè)結(jié)果。分析影響萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)結(jié)果誤差的主要因素,并計(jì)算各因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響程度,合成各因素的影響程度,確定最終檢測(cè)結(jié)果。

1.2 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型

依據(jù)大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)原理[7],構(gòu)建電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度Rm計(jì)算公式,公式描述如下:

式(1)中,Fm、A分別為電線電纜絕緣老化前斷裂時(shí)的應(yīng)力和截面積,Ej、ξj分別為電線電纜絕緣老化前外徑平均值和絕緣厚度平均值。

1.3 檢測(cè)結(jié)果影響因素分析

分析式(1)得到,造成電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生波動(dòng)的主要因素包括三點(diǎn)[8],分別是:(1)電線電纜絕緣老化斷裂時(shí)的應(yīng)力Fm的檢測(cè)；(2)電線電纜絕緣老化前外徑平均值Ej的檢測(cè)；(3)電線電纜絕緣老化前絕緣厚度平均值ξj的檢測(cè)。

影響電線電纜絕緣老化前斷裂時(shí)的應(yīng)力Fm檢測(cè)結(jié)果的主要因素包括檢測(cè)方法隨機(jī)誤差、檢測(cè)系統(tǒng)示值的隨機(jī)誤差、檢測(cè)系統(tǒng)造成的系統(tǒng)誤差等檢測(cè)力值。檢測(cè)電線電纜絕緣老化前外徑平均值Ej和絕緣厚度平均值ξj時(shí)均采用投影儀對(duì)不同樣品分別取樣檢測(cè)。由此可知,電線電纜絕緣老化前外徑平均值Ej和絕緣厚度平均值ξj的確定同樣受檢測(cè)人員讀數(shù)的隨機(jī)誤差與投影儀的系統(tǒng)誤差影響。雖然數(shù)學(xué)模型內(nèi)未列出環(huán)境溫度,但在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,檢測(cè)環(huán)境的溫度對(duì)于檢測(cè)結(jié)果也產(chǎn)生一定影響。通常情況下,電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)環(huán)境的溫度應(yīng)控制在21℃至25℃之間,因此在檢測(cè)電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度時(shí),需確保檢測(cè)環(huán)境溫度的穩(wěn)定性,以此降低檢測(cè)環(huán)境溫度對(duì)抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的影響。根據(jù)影響因素影響程度的傳播定律得到抗張強(qiáng)度Rm影響因素的影響程度為u2（Rm):

式(2)中,F?m表示Fm的靈敏系數(shù),jE? 表示Ej的靈敏系數(shù),ξj? 表示ξj的靈敏系數(shù),mR? 表示Rm的靈敏系數(shù),u2（Fm)表示Fm檢測(cè)過(guò)程中影響因素的影響程度,u2（Ej)表示Ej檢測(cè)過(guò)程中影響因素的影響程度,u2（ξj)表示ξj檢測(cè)過(guò)程中影響因素的影響程度。

1.4 影響因素的影響程度計(jì)算

1.4.1 檢測(cè)力值造成的影響程度計(jì)算

(1)檢測(cè)方法隨機(jī)誤差的影響程度計(jì)算

依照式(3)所示的貝塞爾公式:

式(3)中,為拉力值檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差,近似等于檢測(cè)系統(tǒng)隨機(jī)誤差的影響程度,n和y分別表示檢測(cè)系數(shù)和包含因子。

(2)檢測(cè)系統(tǒng)示值的影響程度計(jì)算

通常電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)的示值誤差限為-1% 至1%,誤差分布滿足均勻分布,設(shè)y值為由此確定相對(duì)影響程度為

(3)檢測(cè)系統(tǒng)誤差的影響程度計(jì)算

用θx表示檢測(cè)系統(tǒng)分辨力,其值為0.01N,得到系統(tǒng)誤差影響程度計(jì)算公式:

考慮以上不同因素所造成的影響程度彼此之間不存在相關(guān)性,因此檢測(cè)力值造成的影響程度可利用式(5)描述:

1.4.2 檢測(cè)樣品尺寸測(cè)量的影響程度計(jì)算

(1)尺寸檢測(cè)重復(fù)性的影響程度

大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)過(guò)程中,通常檢測(cè)1 次,也就是 值為1,測(cè)量結(jié)果服從正態(tài)分布,設(shè)其對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響程度如下:

(2)投影儀示值誤差的影響程度計(jì)算

大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)過(guò)程中所使用的投影儀示值誤差控制在-0.01mm 至0.01mm之間,誤差分布滿足均勻分布,設(shè)y值為,由此得到:

考慮以上不同因素所造成的影響程度彼此之間不存在相關(guān)性,因此檢測(cè)樣品尺寸測(cè)量的影響程度計(jì)算公式如下:

1.4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)影響程度計(jì)算

由于大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)過(guò)程中,檢測(cè)力值和檢測(cè)樣品尺寸對(duì)抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果造成的影響程度間不存在相關(guān)性,因此可采用方和根的公式與數(shù)學(xué)模型計(jì)算靈敏系數(shù),得到合成標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的影響程度:

1.4.4 擴(kuò)展影響程度

設(shè)k值為2,此區(qū)間內(nèi)包含大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果部分的95%,由此得到擴(kuò)展影響程度計(jì)算公式:

則大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果為Rm±W。

2 實(shí)例分析

為驗(yàn)證本文提出的大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)方法的性能,選取某大型建筑中使用的未絕緣老化的KYJVP27 型號(hào)電線電纜。在其中截取一部分作為研究對(duì)象,利用本文方法檢測(cè)其抗張強(qiáng)度,所得結(jié)果如下。

2.1 檢測(cè)結(jié)果

采用CMT6104 型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)KYJVP27 型號(hào)電線電纜抗張強(qiáng)度,利用本文方法確定KYJVP27 型號(hào)電線電纜抗張強(qiáng)度檢測(cè)過(guò)程中各影響因素對(duì)于抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的影響程度,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各影響因素影響程度計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation results of influence degree of each influencing factor

基于表1 中所示數(shù)據(jù),利用本文方法中的式(10)合成標(biāo)準(zhǔn)影響程度:

由此利用本文方法得到KYJVP27 型號(hào)電線電纜抗張強(qiáng)度最終檢測(cè)結(jié)果為14.11±0.48 N/mm2。對(duì)比該型號(hào)電線電纜實(shí)際精準(zhǔn)值14.11±0.50 N/mm2,可知本文方法能夠準(zhǔn)確得到抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

2.2 檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定性

利用本文方法計(jì)算5 種不同型號(hào)電線電纜的抗張強(qiáng)度,所得結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 本文方法抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果Table 2 Test results of tensile strength of this zmethod

分析表2 得到,本文方法對(duì)所選5 種電線電纜的抗張強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算,所得結(jié)果均與各電線電纜的實(shí)際抗張強(qiáng)度一致,由此說(shuō)明本文方法具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)是保障大型建筑用電安全性的主要方式。為保障抗張強(qiáng)度建筑結(jié)果的準(zhǔn)確性,本文研究一種大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測(cè)方法。在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)抗張強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上,分析影響檢測(cè)結(jié)果精度的各主要因素,由此得到更為精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。需要注意的是,本文方法檢測(cè)時(shí)需保障檢測(cè)過(guò)程的溫度與拉伸速率等要素符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。