土工织物拉伸强度试验不确定度评定

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

土工织物拉伸强度试验不确定度评定

胡宁宁

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

本文根据水利部标准《土工合成材料测试规程》(SL 235—2012)对机织土工织物的拉伸强度进行测试，依据国家计量规范《测量不确定度的评定与表示》(JJF 1059.1—2012)对试验结果进行测量不确定度评估，对引起不确定度的来源进行分析并量化，求得扩展不确定度并给出不确定度分析结果。

土工织物；拉伸强度；不确定度；评定

1 概 述

目前，土工合成材料作为国民生产中非常重要的一类材料，广泛应用于工业、交通、能源、农业、水利、环境和国土改造等领域[1]。拉伸强度是反映其性能优劣的最重要的指标。水利部标准《土工合成材料测试规程》(SL 235—2012)给出了该指标的具体测试方法[2]，本文尝试利用该测试方法展开试验，并对试验结果的不确定度进行评定，给出符合计量技术规范的扩展不确定度报告及分析结果。

2 试验过程和结果

2.1 试验原理

此次试验采用机织土工织物，将试样夹持在电子万能试验机上、下夹具内(见下图)，在外加负荷不断增大时，试样开始破坏直至完全断裂。

土工织物拉伸强度试验图

2.2 试验步骤

先将样品置于温度为(20±2)℃、相对湿度(60±10)%的环境中调温调湿24h。此次试验采用窄条法，将已调温调湿过的样品裁取纵、横向各10块试样，每块试样长度不小于200mm，宽度60mm，在两边抽去大约相同数量的边纱，使试样宽度达到50mm。试样上不得有影响试验结果的可见疵点。

此次试验在温度21℃、相对湿度64%的环境中进行。校正仪器上、下夹具的隔距为100mm，设定拉伸速率为20mm/min。将试样置于上、下夹具内，然后旋紧上、下夹具螺丝，启动万能试验机，待试样完全破坏，记录最大拉伸力值，并计算拉伸强度，以kN/m为单位。

若试样在夹具中打滑，或在钳口边缘或钳口内被夹坏，且该测值小于平均值的80%，则应剔除这次试验数值，并在原样品上再裁取试样，补足试验次数。

2.3 试验结果

此次试验采用SANS CMT7504微机控制电子万能试验机，试验结果见表1。

表1 机织土工织物拉伸强度试验结果

续表

3 拉伸强度的不确定度评定

根据国家计量技术规范《测量不确定度的评定与表示》(JJF 1059.1—2012)对试验结果进行不确定度分析[3]，本文统一按相对不确定度来分析。不确定度主要分为两大类：A类和B类。A类不确定度是按数理统计方法得到的，B类是由非统计方法得到的。A类不确定度和B类不确定度二者合成得到合成不确定度，合成不确定度再乘以合适的扩展因子得出扩展不确定度。此次试验结果的不确定度分析如下。

3.1 数学模型

土工织物的拉伸强度计算公式为

式中T——拉伸强度，kN/m；

F——最大拉伸力值，kN；

B——试样宽度，m。

3.2 测量不确定度来源分析

3.2.1 最大拉力F测量不确定度的主要来源

a. 试验机测量不确定度。

b. 试验机校准不确定度。

c. 数据采集记录所带来的影响。

3.2.2 试样宽度B测量不确定度的主要来源

a. 钢直尺的精度。

b. 人员读数的误差影响。

3.3 不确定度计算

3.3.1 A类相对不确定度

n=10

3.3.2 B类相对不确定度

a. 最大拉力F测量的相对不确定度。

所用电子万能试验机是采用0.3级标准测力仪进行检定的，其置信因子k=2，因此由检定仪器所引入的相对不确定度为

JJF 1103—2003计量技术规范中规定：一个合格的计算机数据采集系统所引入的B类相对不确定度为urel(F3)=0.002，该数据可直接引用[4]。

从以上分析可以看出，在最大拉力F的测量中，万能试验机的精度对T测量不确定度的影响最大。同时，由于以上三个因素引起的不确定度相互独立，最大拉力F测量引入的相对不确定度为

b. 试样宽度B测量引入的相对不确定度。

试样宽度的测量工具为钢直尺，根据检验检定证书，知其最大允许误差为±0.05mm，因此，其引入的不确定度为

所使用的钢直尺分辨力为1mm，所以人员读数误差所引起的不确定度为

由钢直尺引入的不确定度和人员读数引入的不确定度相互独立，试样宽度B测量的不确定度合成为

urel(B)=0.0116

c. B类相对不确定度合成。

3.4 拉伸强度T测量相对不确定度的合成

3.5 拉伸强度扩展不确定度及不确定度结果

当k=2时，此组试样拉伸强度的扩展不确定度为

不确定度结果表示为

不确定度计算结果见表2。

表2 不确定度计算结果

4 结 论

本文通过对机织土工织物拉伸强度试验结果进行不确定度评定，得出以下结论：

a. 依据水利部标准SL 235—2012在本实验室系统下进行的土工织物拉伸强度试验，测量工具精密度较高，试验的重复性和复现性较好，所得试验结果理想。

b. 此次试验中A类不确定度，即测量的重复性引入的不确定度相对较小。

c. B类不确定度中最大拉力F分量引入的不确定度较小。试样宽度B分量引入的不确定度较大，成为影响此次试验结果准确性的主要因素。建议条件允许下，优先采用试样宽度为200mm的宽条法进行试验，以减小此分量引入的相对不确定度。

[1] 迟景魁. 中国土工合成材料发展现状与未来[J]. 纺织导报,1999(1): 14.

[2] SL 235—2012 土工合成材料测试规程[S]. 北京：中国水利水电出版社，2012.

[3] JJF 1059.1—2012 测量不确定度评定与表示[S].北京：中国质检出版社，2013.

[4] JJF 1103—2003 万能材料试验机计算机数据采集系统评定[S].北京：中国计量出版社，2003.

UncertaintyEvaluationofGeotextileTensileStrengthTest

HU Ningning

(ShanghaiInvestigationDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200434,China)

In the paper, the tensile strength of woven geotextile is tested according to MWR standards ‘Geosynthetics Testing Procedures’ (SL 235—2012). The test uncertainty is evaluated aiming at the test results according to national metrological specification ‘Evaluation and expression of measurement uncertainty’ (JJF 1059.1—2012). The sources of uncertainty is analyzed and quantified, thereby obtaining extension uncertainty and uncertainty analysis results.

geotextile; tensile strength; uncertainty; evaluation

TV49

A

1673-8241(2017)09-0044-03

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.09.013