金屬材料室溫拉伸試驗的不確定度評定

楊旭 張媛(中國石油烏魯木齊石油化工總廠設(shè)備檢驗檢測院, 新疆 烏魯木齊 830000)

金屬材料室溫拉伸試驗的不確定度評定

楊旭 張媛(中國石油烏魯木齊石油化工總廠設(shè)備檢驗檢測院, 新疆 烏魯木齊 830000)

按金屬室溫材料拉伸試驗的基本要求，對金屬碳鋼材料的力學(xué)性能進(jìn)行了拉伸試驗并進(jìn)行了不確定度評定，該評價區(qū)間有助于了解該材料特性。該方法對金屬材料拉伸試驗的不確定度評定有一定參考價值。符合“當(dāng)不確定度與檢測結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)，或客戶的指定中有要求，或當(dāng)不確定度影響到對規(guī)范限度的符合性時，檢測報告中還需要包括有關(guān)不確定度的信息”，即:GB／T1 5481--2000idt IS0／IEC 17025：1999《檢測和校準(zhǔn)實(shí)驗室能力的通用要求》，為此，測量不確定度的評定與表示對于儀器校準(zhǔn)與使用者具有了更高的參考意義，也得到了從事理化檢驗檢測機(jī)構(gòu)的高度重視。

不確定度評定；金屬室溫拉伸試驗

在日常材料檢驗中，金屬材料的力學(xué)性能試驗與材料成分光譜分析同樣重要。金屬拉伸試驗可以直觀的表現(xiàn)出金屬材料其物理抗拉性能的好與壞，直觀易懂，被業(yè)界廣泛采納。

按照GB／T 228.1—2010的要求，對碳鋼材料標(biāo)準(zhǔn)試樣(其抗拉強(qiáng)度Rm =650MPa，斷后伸長率 A=20%)進(jìn)行了檢測不確定度的評定。由測量結(jié)果給出的被測量估計值的可能誤差的度量。如當(dāng)被測量服從正態(tài)分布，若置信概率為95%時，被測量估計值可能的極限誤差是1.96δ

1 測量方法及數(shù)學(xué)模型

1.1 測量方法

按照最新GB／T 228.1—2010的要求 ，用WEW-600型電子萬能拉伸試驗機(jī)將劃有標(biāo)距(L。=50mm)的φ10mm帶光面棒材試樣拉斷 ，測量拉伸過程中的、抗拉強(qiáng)度 Rm、屈服強(qiáng)度Rel 、以及斷后伸長率A。

1.2 數(shù)學(xué)模型

(1)抗拉強(qiáng)度 Rm= F /S0

(2)斷后伸長率 A =(Lu— Lo)/Lo

(3)屈服強(qiáng)度由儀器曲線圖表示。

2 測量不確定度的主要來源

2.1 最大載荷F測量的不確定度

最大載荷測量的不確定度取決于試驗機(jī)的最小精度以及質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的計量檢定的結(jié)果，將2者結(jié)合測定出不確定度。

2.2 斷后標(biāo)距Lu和原始標(biāo)距Lo測量的不確定度

斷后標(biāo)距和原始標(biāo)距測量的不確定度主要來源于 ：①原始標(biāo)距的誤差；②游標(biāo)卡尺的測量精度；③人員讀數(shù)的誤差；④移位法測量斷后伸長率的引入。

2.3 其它不確定度的來源

除上述的不確定外 ，還有數(shù)值修約引入的不確定度、環(huán)境溫度引入的不確定度和選定方法中的應(yīng)變速率引入的不確定度。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定步驟

①確定被測量和測量方法。②建立被測量與輸入量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。③確定一類方法評估各個輸入量的不確定度U。④計算并報告不確定度。

4 不確定度的來源

(1)試驗機(jī)精度測量引入的不確定度

由于拉伸試驗所用的試驗機(jī)精度要求為1級 ，其示值誤差< ±1.0%，計量范圍誤差< ±1.0%，因此 ，試驗機(jī)力值的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel=0.02/√3=0.0116

(2)原始標(biāo)距引入的不確定度。按規(guī)定，原始標(biāo)距誤差應(yīng)< ±0.5%，由此產(chǎn)生的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ul0=0.0116/50=0.02%

(3)斷后標(biāo)距引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。 按規(guī)定，斷后標(biāo)距誤差應(yīng)< ±0.5%(多次試驗取最小值)，置信因子為2，由此引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ulu=0.1305/√2=0.092%

(4)最大力測量的不確定度。最大力測量的不確定度由不確定度來源1為主。主要是實(shí)驗儀器的精度。其最大力值不確定度表示由多次試驗計算而來。

ulf=S/√5=0.39/√5=0.195%

(5)數(shù)值修約引入的不確定度。根據(jù)JJF1059.1-2012對數(shù)值修約的參考，由數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 0．29個修約單位 。

5 說明與討論

不確定度與誤差有區(qū)別，也有聯(lián)系。JJF1059.1-2012給出的測量不確定度的定義是：“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”，即描述了測量結(jié)果正確性的可疑程度或不肯定程度。客觀的說，測量的水平和質(zhì)量用“測量不確定度”來評價。不確定度越小，則測量結(jié)果的可疑程度越小，可信程度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值越高，反之亦然。

[1]王承中.測量不確定度基本原理和評定方法及在材料檢測中的評定實(shí)例[J].理化檢驗一物理分冊，2013,49(756-758).

[2]李曉東,等.測量不確定度的相關(guān)概念及評定方法探討[J].理化檢驗一物理分冊，2002,38(11)：510-513.

[3]測量不確定度評定與表示[S].JJF1059.1-2012.

楊旭(1984-),男，漢，河南鄭州人，主要從事設(shè)備理化檢驗工作。