建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服强度检测结果的不确定度分析

王维春（红河州质量监督综合技术检测中心，云南 红河661100）

1 前言

近几年来，随着国家宏观经济的快速发展，西部大开发、振兴东北、以及近年来投资建设的南水北调、北京奥运场馆等一大批举世瞩目的特大型建设项目和能源、交通、通信、水利、城市基础设施建设、环境改造、城市商业中心、住宅建设等重点项目建设，建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材被广泛用于各行各业。建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材的质量好坏直接影响着工程质量，建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服强度是（PVC-U）管材质量好坏的一个重要性能指标。然而，通常在试验室测量所检测的结果，仅仅表示被测量的近似值或估计值，为了能够合理评定被测量值的分散性，真实反映整个测量过程可靠性，有必要对测量结果的准确度给以说明，使测量结果真实性增强。

根据《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》GB/T5836.1-2006、《热塑性塑料管材拉伸性能测定第2部分》GB/T8804.2-2003、《测量不确定度评定与表示》JJF1059-1999，对建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服强度检测结果的不确定度评定，分析了不确定度产生的来源和因素。

2 试验方法概述

2.1 试样规格

试验选取规格为Φ110mm×3.2mm建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材材料。

2.2 试验仪器

数显式拉力试验机0.01kN;游标卡尺0.02mm。

2.3 试验过程

首先是制备试样，同一种规格尺寸材料在同一套模具上注射挤出10支Ⅰ型样品；测量试样厚度、宽度，计算截面积；然后调节拉力试验机，在5kN档进行测量；读取试样在拉伸过程中达到屈服时的力值，根据公式计算出拉伸屈服强度。

3 数学模型

σt=f(Ft,b,t)=Ft/S0=Ft/b.t(1)

式中：σt为拉伸屈服强度（N/mm2）;Ft为屈服应力；S0为横截面积（mm2）;b为试样宽度（mm）;t为试样厚度mm。

表1 测试数据

4 不确定度评定

4.1 不确定度因素来源及分析

根据公式（1），在检测过程中不确定度有以下几个方面：

1拉伸屈服强度重复测量引入的A类标准不确定度u11；（2）宽度和厚度重复测量引入的A类标准不确定度u31和u41；（3）屈服应力引入的B类标准不确定度u21和u22；（4）游标卡尺引入的B类标准不确定度u31和u42。

4.2 标准不确定度分量

4.2.1 拉伸屈服强度相对不确定度U(PreL)

4.2.2 拉伸屈服强度重复性试验所引起的不确定度U11

拉伸屈服强度10次测量引入的A类标准不确定度u11，10次的测试数据具体见表1。

故拉伸屈服强度σt平均值为：=41.03MPa

所以标准不确定度：u11=MPa

4.2.3 拉伸屈服强度相对不确定度则为：

4.2.4 屈服应力引入的B类标准不确定度UFrel

为屈服应力Ft的测量不确定度来源于数显拉力试验机的测量不确定度和校准的不确定度两方面。

1）使用数显式拉力试验机的测量屈服应力不确定度u21，根据生产厂家提供的使用说明书资料，该机的不确定度U95=1.0%，以正态分布估计，则

2）刚校准过的该数显拉力试验机校准误差为±0.002KN,则置信区间半宽为0.2%。以正态分布估计，故

3)屈服应力相对合成不确定度为：

4.2.5 宽度相对不确定度U（berl）

1)由测量者测量引起的测量误差在±0.04mm,则置信半宽为0.04,以距形分布估计，

2)游标卡尺引入的B类标准不确定度u32。

因为测量所用的游标卡尺的测量精度为0.02mm,以距形分布估计，

3)宽度合成不确定度

4)宽度相对合成不确定度

根据检验，按所依据信息来源的可信度估计宽度的相对不确定度：因自由度为50

4.2.6 厚度相对不确定度U（terl）

1)由测量者测量引起的测量误差在±0.04mm,则置信半宽为0.04,以距形分布估计，

2)游标卡尺引入的B类标准不确定度u42。

因为测量所用的游标卡尺的测量精度为0.02mm,以距形分布估计，

3)宽度合成不确定度

4)宽度相对合成不确定度

根据检验，按所依据信息来源的可信度估计宽度的相对不确定度：因自由度为50

4.2.7 合成相对不确定度为U合

U合=1.97%

4.2.8 拉伸屈服强度不确定度

Uc=41.03×1.97%=0.81MPa

4.2.9 拉伸屈服强度扩展部确定度

按正态分布进行扩展不确定度评定，取置信概率为95%，则包含因子K=2,扩展不确定度为：

U=2×0.81=1.62MPa

4.2.10 结果表示

σt=41.03±1.62MPa

5 结 语

从上述不确定度分量分析来看，宽度和厚度的测量对拉伸屈服强度的不确定度因素影响较小，而测量屈服应力所使用的数显式拉力试验机对拉伸屈服强度不确定度影响较大，因此，在每次试验前，应检查仪器设备，调整施压速度，正确操作，以减少不必要的不确定因素来源。

[1]《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》GB/T5836.1-2006

[2]《热塑性塑料管材拉伸性能测定。第2部分》GB/T8804.2-2003

[3]《测量不确定度评定与表示》JJF1059-1999

[4]张进京，石材压缩强度检测结果不确定度分析，中国建材科技，2010.4