高密度聚乙烯硅芯管拉伸屈服强度不确定度的评定

陈 东,褚学军,臧金秋,孔祥祥,杨 凯,孙晨磊

(青岛市产品质量检验研究院,山东 青岛 266000)

1 引 言

聚乙烯硅芯管是指用高密度聚乙烯挤出成型为管材外层,用高密度聚乙烯粉料掺混一定比例摩擦系数小的硅烷类润滑剂挤出成型为管材内层的复合管。我国针对该产品制定了推荐性国家标准GB/T 24456—2009《高密度聚乙烯硅芯管》[1],其拉伸屈服强度是一项非常重要的物理指标,是指材料发生明显塑性变形的抗力,即出现应力不增加而应变增加时的最初强度[2],该值可能小于能达到的最大强度。拉伸屈服强度可以作为不同材料的质量比较和产品验收的依据,还可以作为使用性能指标和工程设计依据[3]。

试验中的真值在理论上是无法获得的,传统上使用误差来评价结果准确与否的方法具有很大的局限性,而使用不确定度进行评定更为合理[4]。为了确保检测结果的准确性、有效性,在实际应用中,一般采用测量不确定度进行表征,从而评定被测量值所处范围[5]。陈东分析了塑料购物袋封合强度的不确定度,通过试验测试,研究产生不确定度的主要分量,计算得到扩展不确定度[6]。

2 试验部分

2.1 仪器设备

UTM电子拉力试验机(承德市金建检测仪器有限公司);CH-1-ST台式测厚仪(上海六菱仪器厂);游标卡尺(上海量具刃具厂有限公司)。

2.2 测试方法

按照GB/T 8804.3—2003《热塑性塑料管材 拉伸性能测定 第3部分:聚烯烃管材》[7]制备试样,以100mm/min进行拉伸试验,试样拉伸过程中出现屈服点的强度即为聚乙烯硅芯管的拉伸屈服强度。

2.3 试验测试环境

按照GB/T 2918—2018《塑料 试样状态调节和试验的标准环境》的规定,试验在恒温恒湿实验室进行,温度23℃±2℃,相对湿度:50%±5%。

2.4 数学模型

拉伸屈服强度公式为:

式中,σt为拉伸屈服强度;A为试样截面积;b为试样宽度;d为试样厚度;P为试样屈服时的拉力。

3 不确定度的来源

拉伸试验过程中,引入不确定度的来源包括:(1)拉力机重复测试带来的不确定度;(2)宽度、厚度测量过程中带来的不确定度;(3)拉力机校准引入的不确定度;(4)其他因素。因试验在恒温恒湿环境中进行,故温湿度对结果的影响较小,可以忽略。

4 不确定度的评定

4.1 测量不确定度的A类评定

在相同条件下,样品重复性测试的变动性产生了不确定度的A类来源,对试验数据进行分析[8],按照GB/T 24456—2009《高密度聚乙烯硅芯管》的要求,本次试验中共测试3个试样,试验结果如表1所示。

表1 试验结果

A类标准不确定度U0:

4.2 测量不确定度的B类评定

4.3 合成标准不确定度Uc

A类和B类不确定度不相关,故:

=0.29MPa

4.4 扩展不确定度U

U=kUc,取包含因子k=2,故U=2×0.29=0.58MPa。

4.5 测量不确定度报告

拉伸屈服强度σt=(25.09±0.58)MPa,其中扩展不确定度U=0.58MPa。

5 结束语

影响高密度聚乙烯硅芯管拉伸屈服强度测量不确定度的因素很多,通过对不确定度引入量的计算,可以看出,重复性测量对其影响的占比最大,其他分量影响较小。