钢筋抗拉强度试验的不确定度评定

钢筋抗拉强度试验的不确定度评定

一、 试验方法

GB/T228-2012《金属材料 室温拉伸试验方法》 二、 试验原理

钢筋试样的横截面为圆形，抗拉强度（R m ）是将试样拉至断裂，以试验过程中的最大力（F m ）除以试样原始横截面积（S o ）来表示。 三、数学模型

R m =0

s F =

2

4d F

(P-1) 式中R m ——抗拉强度；(N/mm 2)

S o ——原始横截面积；(mm 2) d ——试样直径；(mm) F m ——最大力。(N)

由于数学模型中F m 与d 相互独立，根据不确定度评定程序得到，被测量R m 的合成方差为

u 2c rel （R m ）= u 2 rel （F m ）+22 u 2 rel （d ） (P-2)

四、测量不确定度分量

现有直径10mm Ⅰ级Q235的光圆钢筋。由于试验方法（GB/T228-2002）中规定：“试验一般在室温10℃～35℃范围内进行。”因实验室安装空调，能满足以上温度要求，故可忽略温度对试验结果的影响。

又由于试验机已安装自动采集装置，其拉伸速率已根据规范调试好，故无须考虑应变率对试验结果的影响。 （1）直径测量，u rel （d ）

试样直径用电子数显卡尺测量。直径测量的不确定度由两部分组成：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) 电子数显卡尺示值误差导致的不确定度，u 1（d ）

电子数显卡尺的最大允许误差为±10um ，以均匀分布估计，则

u 1（d ）=

3

10um =5.77um

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±10um 范围内，以均匀分布估计，则

u 2（d ）=

3

10um =5.77um

两者合成后，得直径测量的标准不确定度为

u （d ）=2277.577.5+um=8.16um

若以相对不确定度表示，则为

u rel （d ）=10

1016.83

-⨯=0.08%

（2）拉力测量，u rel （F m ）

拉力F m 的测量不确定度来源于万能材料试验机的测量不确定度和读数不确定度两方面。

（a ） 万能材料试验机的测量不确定度, U 1rel （F m ）

万能材料试验机的测量不确定度，根据检定证书为1级，即U 1=1.0%，以正态分布估计，于是标准不确定度为

U 1rel （F m ）=

2

%

0.1=0.5% （b ） 读数不确定度，U 2rel （F m ）

采用满刻度为50kN ，分度值为0.05N 的液压式万能试验机，则读数引入的最大误差为±0.025N 。由于试样不一定在满刻度处断裂，假设试样断裂后的最大力为29kN ，则U 2rel （F m ）=±0.025N/29*10-3N=8.6*10-5%，可以忽略不计。

于是拉力测量的不确定度为

u rel （F m ）=0.5%

五、不确定度概算

表P-1给出各测量不确定度分量的汇总表。

表P-1抗拉强度测量不确定度分量汇总表

测量不确定度来源 误差限 分布

u （χ）/ um u rel （χ）/ % c i

u rel （y ）/ %

1 直径测量 示值误差 读数误差 10um 10um 均匀 均匀 8.16 5.77 5.77 0.08

2 0.16

2 拉力F m 测量 仪器测量 读数

1.0%

正态 均匀

0.50 0.50 忽略不计

1 0.50

合成标准不确定度：u c rel （R m ）=0.525%

u c （R m ）=1.9N/mm

六、合成标准不确定度，u c rel （Rm ）

u c rel （R m ）=)(2)(222d u F u rel rel +=22%)16.0(%)50.0(+=0.525%

七、测量结果

R m = 24d

F π= 231010204⨯⨯⨯π N/mm 2 =369.2N/mm

2

于是合成标准不确定度u c （R m ）为

u c （R m ）= R m ⨯u c rel （R m ）=369.2N/mm 2×0.525%=1.9 N/mm 2

八、扩展不确定度，U （Rm ）

取包含因子k=2,对应于约95%的置信概率，于是

U 95（R m ）= 2u c （R m ）=3.8N/mm 2

九、测量不确定度报告

抗拉强度R m =（369.2±3.8）N/mm 2 ，其中扩展不确定度U 95=3.8N/mm 2

是由标准不确定度u c =1.9N/mm 2乘以包含因子k=2得到。