拉伸试验检测结果测量不确定度的评定
2013-08-12付永军
付永军
( 河北钢铁集团宣钢公司，河北 张家口 075100)
测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性，是与测量结果相联系的参数。在进行各种检测时，不可能得到绝对正确的测量结果(真值)，只能得到被测量的约定真值。测量不确定度就是对测量结果的正确性和准确度的“可疑程度”的定量表征。测量不确定度是作为实验室必须具备的一项能力。拉伸试验是产品检测的主要检验项目之一，因此评定其测量不确定度是十分重要的。
1 概述
1.1 测量方法:依据GB/T 228—2008《金属材料 室温拉伸试验方法》。
1.2 环境条件:室温25℃，相对湿度≤80%。
1.3 测量设备:WE—1000 液压式万能试验机(1 级，示值相对最大允许误差±1%);游标卡尺(分辩力0.02mm);标距仪0.5 级。
1.4 检测对象:1 支Φ20mm 热轧带肋钢筋拉伸试样。
2 建立数学模型
根据GB/T228—2008 标准:
3 测量不确定度来源的分析
经过分析，主要来源是:试验机引起的不确定度;载荷值误差引起的不确定度;标距仪引起的不确定度;试样尺寸测量误差引起的不确定度(试样的断后伸长);试验力值测量所引起的不确定度。其它如应力速率和环境条件等引起的不确定度忽略不计。
4 标准不确定度分量的评定
4.1 试验机引起的标准不确定度评定
4.1.1 根据WE-1000 液压式万能试验机检定证书可知为1 级，其示值相对误差为±1%，示值误差出现在区间〔-1.0%～+1.0%〕的概率是均匀的，可用B 类评定，所以其相对标准不确定度为uF1，rel==0.0058，自由度ν=50。
4.1.2 标准测力仪所引起的标准不确定度。试验机是借助于0.3 级的标准测力仪进行校准的，该校准源的不确定度为0.3%，置信因子为2，故由此引起的B 类相对标准不确定度，自由度ν=50。
4.2 读取试验机示值时不确定度评定
试验人员读取试验机示值(试验力)时，引入的不确定度与试验机度盘的分度值有关。该度盘量程上限为500kN，1 个分度相当于1kN，而试验人员能估读到±0.5 个分度，即±0.5kN。试样不会一直拉到量程的上限才断裂，一般在量程的30%～80% 范围内，本试样一般断裂于170kN 处，这样，±0.5kN相对170kN 而言，即为±0.5/170 = ±2.9x10-3。取±2.9x10-3为试验力示值读数相对误差，则读数可能值出现于此范围内的任何处是等概率的，即为均匀分布，取置信概率P =100%，包含因子
4.3 标距仪引起的标准不确定度评定
试样原始标距L0=100mm，是用10—300mm 的拉伸试样标距仪一次性划出的，标距仪检定合格，极限误差为±0.5%，且服从均匀分布，则B 类相对标准不确定度为0.0029，自由度ν=50。
4.4 测量断后标距Lu所用游标卡尺的误差引起的标准不确定度评定
试样断后标距Lu是用0—150mm 的游标卡尺测量的，经检定合格，检定证书给出的极限误差为±0.02mm，服从均匀分布，其所引起的标准不确定度用B 类方法评定，自由度ν=50。
4.5 试样断后标距Lu测量重复性所引起的标准不确定度的评定
任取1 支断后试样由1 人测量，测量10 次，其结果见下表:
测量次数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10测量值(mm) 128.30 128.26 128.20 128.44 128.16 128.20 128.22 128.28 128.22 128.26
4.6 不同测试人员对试验机力值读数重复性所引起的相对标准不确定度
本试验机采用的是度盘式试验机，对于最大力，从停留在最大力处的度盘被动指针进行重复性读数，由1 人读取10 个数据，见下表:
读取次数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10最大力(kN) 184.5 185.0 184.0 185.5 185.0 186.0 184.5 185.0 184.5 185.0
5 计算合成标准不确定度
5.1 拉伸测量相对标准不确定度可合成为:
下屈服强度ReL的标准不确定度合成为:uReL，rel=
抗拉强度 Rm的标准不确定度合成为:uRm，rel=断后伸长率A 的标准不确定度合成为:012
5.2 各参数的合成标准不确定度
下屈服强度uc(ReL)=ReL×uRel，rel=396×0.0062=2.5MPa
抗拉强度uc(Rm)=Rm×uRm，rel=589 ×0.0063 =3.7MPa
断后伸长率uc(A)=A(%)×uA，rel=28.20% ×0.012=0.34%
6 测量不确定度的报告
下屈服强度ReL=396MPa，U(ReL)=5.0MPa，k=2。
抗拉强度Rm=589MPa，U(Rm)=7.4MPa，k=2。
断后伸长率A=28.20%，U(A)=0.68%，k=2。
