拉伸试验不确定度分析评价报告

金属拉伸试验不确定度分析
一、测量依据
金属试件的横截面为圆形。

拉伸试验方法依据GB/T 228-2002《金属拉伸试验方法》。

二、测量过程描述
拉伸强度是以试验过程中试件断裂时的最大作用力除以试件截面积来表示。

金属材料的室温拉伸试验抗拉强度检测时，首先根据试样横截面的种类不同测量厚度、宽度或直径，计算截面积S ；然后用电子拉伸机以规定速率施加拉力，直至试样断裂，读取断裂过程中的最大力F 。

S
F R m = 三、测量溯源
试验过程中F 通过拉力机直接测量得到。

试样横截面S 通过使用游标卡尺直接测量试样直径D ，然后计算得到。

四、金属拉伸试验测量不确定度分析
金属材料抗拉强度R m 测量结果不确定度来源主要包括：
(1) 拉力机示值误差引入的标准测量不确定度；
(2) 仪器检测过程中产生的校准不确定度；
(3) 游标卡尺误差引入的标准不确定度；
(4) 试验直径测量人员操作引入的不确定度
(5) 温度等环境因素引入的不确定度：
(6) 试验夹角引入的不确定度。

五、数学模型
试验中的影响因素包括直径测量，拉力测量，温湿度，夹具滑动，试件的同轴度，加载速率等。

考虑直径测量，拉力测量和加载速率的影响，忽略温湿度，夹具滑动影响，建立数学模型如下：
214*D F f f R m
m π= 式中：R m —拉伸强度；
f 1—加载速率影响系数；
f m —操作中试样与竖直面的夹角影响系数；
D —试件直径；
F —试件断裂时的拉力。

六、分析评定个项标准不确定度
（1）直径测量，u(D)
直径测量的不确定度由两部分组成：游标卡尺的示值误差导致的不确定度和操作者所引入的测量不确定度。

a ） 游标卡尺示值误差导致的不确定度，u 1(d)
游标卡尺的允差为±0.02mm ，估计其为矩形分布（均匀分布），则
u 1(d)=302.0mm
=0.012mm
b)由操作者所引入的测量不确定度，u 2(d)
根据经验估计，由操作者引入的测量误差在±0.10mm 范围内，估计其为矩形分布（均匀分布），则
u 2(d)=310.0mm
=0.06mm
两者合并后，得直径测量的标准不确定度为 u(D)=2206.0012.0+mm=0.06mm
相对标准不确定度为0.06/25.32=0.24%
(2) 拉力测量
对于数显测量仪器，拉力F 的测量不确定度来源于仪器校准的不确定度、仪器的测量不确定度两方面。

a) 仪器校准的不确定度，u(a F )
经查仪器校准证书，其给出的扩展不确定度为U 95=0.5%，以正态分布估计，其标准不确定度为
u(a F )=0.5%/2=0.25%
b) 仪器的测量不确定度u('F )
拉力试验机的分辨率为1%，测量不确定度为 %29.032/01.0)(==F u
于是拉力测量的不确定度为
)()'()(22F a u F u F u += =%
38.0%)25.0(%)29.0(22=+
(3) 拉力加载速率和试样与竖直面夹角引起的不确定度较小可忽略不计。

七、整理模型
24D
F R m π= 八、合成相对标准不确定度，u(R m )
u(R m )=22) D (u )(+F u =%
45.0%)24.0(%)38.0(22=+
九、扩展不确定度
取包含因子K=2，于是
U(R m )=2 u(R m )=0.9%
十、测量不确定度报告 测量结果报告
此次测量结果F=298.16N ，D=25.32mm 。

Rm=592.15N/mm 2,其扩展不确定度为592.16*0.9%=5.32N/mm 2
抗拉强度的报告结果标准是否对有效位数有要求？另，以Rm=（592.15±5.32）N/mm 2 为宜。

总体尚可。