钢筋抗拉强度检测结果的误差及不确定度分析

全承硕

摘要：本文主要针对钢筋抗拉强度检测结果的误差及不确定度展开了分析，简要说明和介绍了钢筋抗拉强度检测的误差及不确定度的概念和数学模型，并对不确定度评价在钢筋抗拉强度检测中的应用作了系统的阐述，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：抗拉强度；结果；不确定度；误差；分析

引言

所谓的不确定度，其含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。而在钢筋抗拉强度的检测过程中，其检测结果存在着一定的误差，为了对结果误差作出相应的评定，就需要对不确定度进行分析，以保障检测的准确性。

1钢筋抗拉强度检测的误差及不确定度的概念

不确定度的定义是指在统计控制状态下对被测量值进行数次随机检测对被测量物体的得出数值分散性予以科学地表达。我们得出的测量结果往往不是一个定值而是在分散性这一量值区间出现。这个量值区间根据一个适用概率包含可能得到的所有测量结果并且对于测量结果存在的区间，测量不确定度和测量值能够相互弥补对其进行表征。钢筋抗拉强度检测的试验方法依据GBT/228.1-2010金属材料室温拉伸试验方法和GB149.2-2007钢筋混凝土用冷轧带肋钢筋脸测原理为钢筋试样的圆形横截面受到抗拉强度的牵拉直至断裂，此时用拉伸过程中产生的最大力和横截面积相除。检测的环境应在热度10℃～35℃，对环境因素控制精确的实验室，试验温度应为（23士5）℃。在上述环境条件下将万能材料实验机调节到相应速度，然后对钢筋产生相应的拉力，直至钢筋断裂根据钢筋断裂时所受的拉力便能够计算出试样的抗拉强度。此处要注意对检测仪器设备要保证经过省级检测院检定合格才能进行试验并在检定周期和证书有效期内使用。

2钢筋抗拉强度检测的误差和不确定度的数学模型

在钢筋抗拉强度检测的误差及不确定度评定的过程中所有最终测量值都应该是测量结果的最佳估计值。并且对于各种影响量所产生的不确定分量不仅不能缺少，而且不能出现重合。也就是说在整理得出的测量值时应该事先筛除异常值，以保证在所有的测量结果中都不会出现明显的异常数据。建立数学模型可以使问题简化，能使评定更加科学、准确。在实际测量的过程中输出量y并不能通过直接测量获得而要由N个输入量Xl，X2…XN通过函数关系 来获得：

Y= （Xl，X2…XN）（l）

如式（l）所示就是钢筋抗拉强度检测的测量模型这种数学函数也被称为数学模型。计算不确定度的评定一般就是由测量时的数学模型和不确定度定义进行评定的。但是因为数学模型还存在不完备的地方所以相关数值要完全显示出实际情况的改变，以使不确定度的评定能够根据尽量多的观测数据来得出。并且在有些测量试验中经验模型的采用应当选择经过长时间检验的数学模型，因为检测标准和相关值范围可以表明测量过程是不是处在统计控制的范围内这样可以帮助建立数学模型和测量不确定度的评定。

但是数学模型并不只有一个在采用不同的测量方式或不同的测量步骤的情况下河能会出现不同的数学模型。如果输出量y的输入量Xl，X2…XN可以被作为被检测值进行计算，那么也可以取决于其他量，比如具有系统效应的修正量等，以导出一个十分复杂的函数关系式，致函数 不能明确地表示出来·

3不确定度评价在钢筋抗拉强度检测中的应用

3.1 钢筋抗拉强度检测的测量模型

σ=（f，F，d，δ）=4F/πd2=F/S （2）

其中σ為抗拉强度，MPa；F为拉伸的最大破坏力，N；d为钢筋公称直径，mm；δ为重复测量因子；S为原始横截面积。

3.2 钢筋抗拉强度的标准不确定度评定

钢筋抗拉强度不确定度分量主要有以下几个因素：钢筋内径不确定度分量μd、检测结果重复出现的不确定分量μσ1。拉力不确定分量μF；数据修约的不确定度分量为μσ2。因为试验机已经安装自动采集装置所以实验记得拉伸速率达到规范要求，可以忽略应变率对检测结果的影响。这样，根据式（2）可以得出钢筋抗拉强度输入量检测结果的不确定度是：

（3）

（1）计算钢筋内径的标准不确定度分量

根据钢筋混凝土GB149-2007对钢筋内径测量误差的规定，φ20mm热轧带肋钢筋内径测量的允许误差在士0.5mm。B类不确定度评定是对观测列进行非统计方法处理对不确定度进行估算的方法。按照B类评定钢筋直径的误差结果属于均匀分布，h= 万，由此可以计算出钢筋直径的标准不确定度是：

。

钢筋内径的相对不确定度是：

。

（2）检测数值重复性的标准不确定度μσ1

在同一钢筋上均匀地截取3根钢筋试样航拉强度检测结果如下：570MPa，565MPa，560MPa。

A类不确定度评定是一种对所测数值运用统计分析，以对不确定度进行估算的方法，采用A类评定得出被测钢筋的抗拉强度平均值为 =565MPa。

。

计算3次检测数值的标准不确定度是：

。

计算3次测量结果的相对不确定度是：

。

3.3 计算拉力的标准不确定度分量μF

测量拉力F的不确定度由三个方面组成，万能材料试验机测力系统示值误差带来的相对不确定度μrol（F1）标准测力仪的相对标准不确定度μrol（F2），计算器数值收录模块得出的相对标准不确定度μrol（F3）。

万能材料实验机读数时产生的误差的相对不确定度μrol（F1），1.1级的万能材料实验机示值误差是士1.1%，根据均匀分布k= ，则：

。

测力仪的相对标准不确定度μrol（F2）。

使用0.3级的标准测力仪对万能材料试验机进行检测。重复性R=0.3%，即重复性极限。那么测力仪的相对不确定度：

。

计算机数值收录模块产生的标准不确定度μrol（F3）。

计算器数值收录模块所产生的B类标准不确定度为0.2%，则：

。

则产生的最强拉力的标准不确定度μrol（Fm）为：

。

即 。

数据修约的不确定度分量为μσ2。

根据钢筋抗拉强度修约的规定钢筋抗拉强度修约间隔压力为5MPa才良据JF1059仑以）2规定油修约产生的测量不确定度是：

μσ2=0.29×5MPa=1.45MPa。

数据修约的相对不确定度为： 。

3）测定不确定度分量。

不确定度分量一览表见表1。

表1 不确定分量一览表

3.4 σ的相对合成标准不确定度

。

3.5 扩展不确定度

包含因子k=2，所对应的相对扩展不确定度是：

。

6）不确定度报告。

即得出中φ20热轧带肋钢筋抗拉强度检测结果相对不确定度是μrσ=4.7%，k=2。

4结语

综上所述，本文就钢筋抗拉强度检测结果的误差及不确定度进行了分析，通过对误差及不确定度的有关方面作的系统论述，对钢筋抗拉强度检测有着一定帮助，相信对不确定性的评定能够弥补钢筋抗拉强度检测误差的影响。

参考文献：

[1]苏俊光、卢玉华.钢筋抗拉强度检测结果的不确定度评定[J].内蒙古质量技术监督.2003（06）.

[2]孙俊.热轧带肋钢筋抗拉强度R_m测量结果的不确定度分析实例[J].中华民居（下旬刊）.2013（11）