王偉 曾建梅 王建

摘 要：以編織纏繞拉擠（BWFRP）玻璃纖維增強塑料電纜導(dǎo)管為研究對象，建立了環(huán)向拉伸強度測量不確定度的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)DL/T 802.2-2017測定樣品環(huán)向拉伸強度，探討了破壞載荷、數(shù)值修約、試樣寬度和試樣厚度等參數(shù)對測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明：影響環(huán)向拉伸強度測量結(jié)果的最主要因素是破壞載荷測量重復(fù)性，適當(dāng)增加試驗次數(shù)可減少因測量重復(fù)性引起的不確定度，是提高測量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵；當(dāng)玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管拉伸強度為273.3MPa時，其擴展不確定度為10.7MPa（包含因子k=2）。

關(guān)鍵詞：玻璃纖維增強塑料電纜導(dǎo)管，環(huán)向拉伸強度，不確定度，測量重復(fù)性

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.01.020

1 引 言

在城市建設(shè)工程中，電力電纜管線鋪設(shè)是極其重要的一部分，牽涉到城市的安全正常運行，是城市電力安全運行的重要保障。由于城市電力工程中的管線鋪設(shè)環(huán)境復(fù)雜、管線眾多等情況，對電力電纜保護套管的品質(zhì)和性能有很高的要求。玻璃纖維增強塑料電纜導(dǎo)管憑借新型材料和高性能優(yōu)勢，成為了城市電力電纜管線鋪設(shè)工程中不可忽視的配套產(chǎn)品，在城市電力市場中具有廣闊發(fā)展前景。

編織纏繞拉擠（BWFRP）玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管以高性能樹脂為基體、無堿玻璃纖維無捻粗紗為增強材料，通過橫向和縱向相互交錯編織拉擠成型的纖維拉擠電纜保護管，一般為淺綠色，色澤均勻、無雜質(zhì)，管道端口整齊、光滑，無任何可見缺陷。BWFRP纖維拉擠電纜保護管具有“環(huán)剛度高、拉伸強度高、耐高低溫、電絕緣性高、導(dǎo)熱性優(yōu)越、耐腐蝕、耐水、阻燃、安全環(huán)保、管材輕便”這十大優(yōu)勢，可以克服金屬管材不耐腐蝕、壽命短等劣勢；改善傳統(tǒng)纏繞玻璃鋼管管道夾砂嚴(yán)重、縱向強度不夠易斷裂等不足；消除PVC管材、PP管材強度低、不能承載高溫等隱患。

BWFR P纖維拉擠電纜保護管的環(huán)向拉伸強度是其重要的力學(xué)性能項目，是保證玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管產(chǎn)品質(zhì)量最為重要性能指標(biāo)之一[1]。在實際測試中，由于測量誤差的存在，導(dǎo)致測量結(jié)果的不確定性[2]。本文通過DL/T 802.2-2017[3]標(biāo)準(zhǔn)對玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管環(huán)向拉伸強度的進行測量，分析影響測量結(jié)果的因素，并對其不確定度進行評價，提高玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管環(huán)向拉伸強度的測量結(jié)果的可靠度和準(zhǔn)確性[4-7]。

2 試驗部分

2.1 測量原理

通過電子萬能試驗機以規(guī)定速率進行拉伸套住環(huán)形試樣的分離盤，根據(jù)玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管破壞載荷計算其環(huán)向拉伸強度。

2.2 儀器與材料

ETM504C微機控制電子萬能試驗機：測量范圍為0～50kN，準(zhǔn)確度等級0. 5級，深圳萬測試驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)；

環(huán)形試樣拉伸試驗分離盤：承德市金建檢測儀器有限公司制造；

數(shù)顯卡尺：測量范圍為0～20 0mm，最小分度值0.01mm，桂林廣陸數(shù)字測控股份有限公司制造；編織纏繞拉擠（BWFRP）玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管：規(guī)格型號為d100mm×e3.0mm，某企業(yè)委托檢驗用試樣。

2.3 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)D L / T 8 0 2 . 2 - 2 0 1 7，本文選用規(guī)格為d10 0 m m×e 3 . 0 m m BW F R P玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管。按照DL / T 802 .-2017附錄A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用專用切割機制備10件環(huán)形試樣，在（23±2）℃和濕度（50%±5%）RH的狀態(tài)下調(diào)節(jié)24h后并在此環(huán)境條件下進行試驗，以（10±2）mm/min的速率對試樣進行拉伸，根據(jù)試樣破壞時載荷計算環(huán)向拉伸強度，公式如（1）所示。

式中：σ—試樣環(huán)向拉伸強度，MPa；P—破壞載荷，N；b—試樣寬度，mm；h—試樣厚度，mm。

3 測量不確定度來源分析

在測量BWFRP玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管環(huán)向拉伸強度試驗中，主要是由電子萬能試驗機測量的破壞載荷、試樣寬度和厚度決定。不確定度來源分析如圖1所示。

（1）破壞載荷P測量的不確定度的主要來源：

1）破壞載荷P測量重復(fù)性引入的不確定度；

2）電子萬能試驗機力值準(zhǔn)確度精度等級引起的不確定度；

3）計算機數(shù)據(jù)采集記錄所帶來的不確定度；

4）電子萬能試驗機量值溯源的影響。

（2）試樣寬度b和試樣厚度h測定的不確定度的主要來源：

1）試樣寬度b和厚度h測量重復(fù)性引入的不確定度；

2）數(shù)顯游標(biāo)卡尺的分辨率；

3）數(shù)顯游標(biāo)卡尺的最大允許誤差；

4）數(shù)顯游標(biāo)卡尺的精度等級。

（3）數(shù)值修約引起的不確定度。

4 不確定度分量評定

4.1 破壞載荷P測量不確定度的來源

破壞載荷P有4個不確定度來源：破壞載荷P測量的重復(fù)性，采用A類評定方法，電子萬能試驗機因校準(zhǔn)引入的不確定度、準(zhǔn)確度等級引入的不確定度及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的不確定度和試驗機，均采用B類評定方法[7]。

4.1.1 破壞載荷P因測量重復(fù)性引入的測量不確定度評定

用切割機從導(dǎo)管上切取1 0 個環(huán)形試樣，在（23±2）℃和濕度（50%±5%）RH的狀態(tài)下調(diào)節(jié)24h后并在此環(huán)境條件下進行試驗，以（10±2）mm/min的試驗加載速度進行拉伸試驗，直到試樣破壞，記錄破壞載荷，記為Pi（i=1，2，…，10）。測量重復(fù)性試驗結(jié)果見表1。

5 結(jié) 論

在玻璃纖維增強電纜導(dǎo)管環(huán)向拉伸強度測量中，破壞載荷對測量結(jié)果的影響最大。在破壞載荷的測量中，測量重復(fù)性影響環(huán)向拉伸前強度不確定度的主要因素，由于試驗機的性能是設(shè)備固有的，因此在實際檢測試過程中，通過適當(dāng)增加測量次數(shù)可以減少因測量重復(fù)性引起的不確定度，是提高測量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

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