金属材料室温拉伸试验的不确定度评定

杨旭 张媛(中国石油乌鲁木齐石油化工总厂设备检验检测院, 新疆 乌鲁木齐 830000)

金属材料室温拉伸试验的不确定度评定

杨旭 张媛(中国石油乌鲁木齐石油化工总厂设备检验检测院, 新疆 乌鲁木齐 830000)

按金属室温材料拉伸试验的基本要求，对金属碳钢材料的力学性能进行了拉伸试验并进行了不确定度评定，该评价区间有助于了解该材料特性。该方法对金属材料拉伸试验的不确定度评定有一定参考价值。符合“当不确定度与检测结果的有效性或应用有关，或客户的指定中有要求，或当不确定度影响到对规范限度的符合性时，检测报告中还需要包括有关不确定度的信息”，即:GB／T1 5481--2000idt IS0／IEC 17025：1999《检测和校准实验室能力的通用要求》，为此，测量不确定度的评定与表示对于仪器校准与使用者具有了更高的参考意义，也得到了从事理化检验检测机构的高度重视。

不确定度评定；金属室温拉伸试验

在日常材料检验中，金属材料的力学性能试验与材料成分光谱分析同样重要。金属拉伸试验可以直观的表现出金属材料其物理抗拉性能的好与坏，直观易懂，被业界广泛采纳。

按照GB／T 228.1—2010的要求，对碳钢材料标准试样(其抗拉强度Rm =650MPa，断后伸长率 A=20%)进行了检测不确定度的评定。由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的度量。如当被测量服从正态分布，若置信概率为95%时，被测量估计值可能的极限误差是1.96δ

1 测量方法及数学模型

1.1 测量方法

按照最新GB／T 228.1—2010的要求 ，用WEW-600型电子万能拉伸试验机将划有标距(L。=50mm)的φ10mm带光面棒材试样拉断 ，测量拉伸过程中的、抗拉强度 Rm、屈服强度Rel 、以及断后伸长率A。

1.2 数学模型

(1)抗拉强度 Rm= F /S0

(2)断后伸长率 A =(Lu— Lo)/Lo

(3)屈服强度由仪器曲线图表示。

2 测量不确定度的主要来源

2.1 最大载荷F测量的不确定度

最大载荷测量的不确定度取决于试验机的最小精度以及质量技术监督局的计量检定的结果，将2者结合测定出不确定度。

2.2 断后标距Lu和原始标距Lo测量的不确定度

断后标距和原始标距测量的不确定度主要来源于 ：①原始标距的误差；②游标卡尺的测量精度；③人员读数的误差；④移位法测量断后伸长率的引入。

2.3 其它不确定度的来源

除上述的不确定外 ，还有数值修约引入的不确定度、环境温度引入的不确定度和选定方法中的应变速率引入的不确定度。

3 标准不确定度的评定步骤

①确定被测量和测量方法。②建立被测量与输入量关系的数学模型。③确定一类方法评估各个输入量的不确定度U。④计算并报告不确定度。

4 不确定度的来源

(1)试验机精度测量引入的不确定度

由于拉伸试验所用的试验机精度要求为1级 ，其示值误差< ±1.0%，计量范围误差< ±1.0%，因此 ，试验机力值的相对标准不确定度为urel=0.02/√3=0.0116

(2)原始标距引入的不确定度。按规定，原始标距误差应< ±0.5%，由此产生的相对标准不确定度为ul0=0.0116/50=0.02%

(3)断后标距引入的标准不确定度。 按规定，断后标距误差应< ±0.5%(多次试验取最小值)，置信因子为2，由此引入的相对标准不确定度为ulu=0.1305/√2=0.092%

(4)最大力测量的不确定度。最大力测量的不确定度由不确定度来源1为主。主要是实验仪器的精度。其最大力值不确定度表示由多次试验计算而来。

ulf=S/√5=0.39/√5=0.195%

(5)数值修约引入的不确定度。根据JJF1059.1-2012对数值修约的参考，由数值修约引入的标准不确定度为 0．29个修约单位 。

5 说明与讨论

不确定度与误差有区别，也有联系。JJF1059.1-2012给出的测量不确定度的定义是：“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”，即描述了测量结果正确性的可疑程度或不肯定程度。客观的说，测量的水平和质量用“测量不确定度”来评价。不确定度越小，则测量结果的可疑程度越小，可信程度越大，测量结果的质量越高，水平越高，其使用价值越高，反之亦然。

[1]王承中.测量不确定度基本原理和评定方法及在材料检测中的评定实例[J].理化检验一物理分册，2013,49(756-758).

[2]李晓东,等.测量不确定度的相关概念及评定方法探讨[J].理化检验一物理分册，2002,38(11)：510-513.

[3]测量不确定度评定与表示[S].JJF1059.1-2012.

杨旭(1984-),男，汉，河南郑州人，主要从事设备理化检验工作。