拉伸试验测量结果不确定度评定

拉伸试验测量结果不确定度评定

1.过程概述： 1.1方法及评定依据

JJF1059-1999测量不确定度评定与表示 JJG139-1999拉力、压力和万能试验机机定规程 GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法 JJF1103-2003万能试验机计算机数据采集系统评定

1.2 环境条件

试验温度为18℃，湿度40%。 1.3 检测程序

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，计算截面积S 0；然后用WAW-1000C 微机控制电液伺服液压万能试验机以规定速率施加拉力，直至试样断裂。在同一试验条件下，试验共进行10次。

2 拉伸试验测量结果不确定度的评定

评定Q235钢材以三个试样平均结果的抗拉强度和塑性指标的不确定度 使用10个试样，得到测量结果见下表1。 实验室标准偏差按贝塞尔公式计算

1

1

2

)(-=

∑-=n i n

i j

X X

s

式中：

∑==n

i Xi n X 1

1

表1 重复性试验测量结果

2.1抗拉强度不确定度评定

数学模型

R

m =F

m

/S

o

u rel(R

m )= )

(

)

(

)

(

)

(2

2

2

2

mv

rel

rel

m

rel

rel

R

u

S

u

F

u

rep

u+

+

+

式中：

R

m

—抗拉强度

F

m

—最大力

S

—原始横截面积

rep—重复性

R

mv

—拉伸速率对抗拉强度的影响

2.1.1 A 类不确定度分项u rel （rep ）的评定

本例评定三个试样测量平均值的不确定度，故应除以3。 u rel （rep ）=

3

S ＝

3

%

627.0=0.362% 2.1.2最大力F m 的B 类相对不确定度分项u rel （F m ）的评定 （1）试验机测力系统示值误差带来的不确定度u rel （F 1）

万能试验机为1.0级，其示值误差为±1.0%，按均匀分布考虑K=3则：

u rel （F 1）=

%577.03

%0.1=

（2）标准测力仪的相对标准不确定度u rep （F 2）

使用0.3级的标准测力仪对试验机进行鉴定，JJG144-1992中给出了R=0.3%。则其相对标准不确定度为：

u rel （F 2）=

%106.083

.2=R

（3）计算机数据采集系统带来的相对标准不确定度u rep （F 3）

根据JJF-2003计量技术规范中给出，计算机数据采集系统所引入的B 类相对标准不确定度为0.2%。

u rel （F 3）=0.2% （4）最大力的相对标准不确定度分项u rel （F m ）

u rel （F m ）=)()()(32

22

12

F u F F u rel rel rel u ++

=0.620% 2.1.3原始横截面积S 0 的相对标准不确定度分项u rel （S 0）的评定： 根据GB/T228-2002 标准中，测量原始横截面积时，测量每个尺寸应准确到±0.5%。

S 0 =ab )(0S u rel =)(a u rel +)(b u rel (1)测量宽度a 引入的不确定度

)(a u rel ＝

%289.03

%

5.0=

(2)测量厚度b 引入的不确定度

)(b u rel ＝

%289.03

%

5.0= 则 )(0S u rel =)(a u rel +)(b u rel ＝0.578%

2.1.4拉伸速率影响带来的相对标准不确定度分项)(mv rel R u

试验得出，在拉伸速率变化范围抗拉强度相差10MPa ，所以拉伸速率对抗拉强度的影响为±5MPa ，按均匀分布考虑：

u （R

mv

）=

887.23

5

= u rel （R mv ）=

%611.01

.472887

.2= 2.1.5抗拉强度的相对合成不确定度

u c rel (R m )=)()()()(2

0222mv rel rel m rel rel R u S u F u rep u +++

＝2222%)611.0(%)578.0(%)620.0(%)362.0(+++ ＝1.106%

2.1.6抗拉强度的相对扩展不确定度

取包含概率p=95%，按K ＝2 U rel (R m )＝k ·u c rel (R m ) U rel (R m )＝2·1.106%＝2.212% 2.2上屈服强度不确定度评定 数学模型

R m =F eH /S 0

u rel (R Eh )= )()()()(20222mHv rel rel eH rel rel

R u S u F u rep u +++ 式中：

R Eh —上屈服强度 F Eh —上屈服力 S 0—原始横截面积 rep —重复性

R mHv —拉伸速率对上屈服强度的影响 2.2.1 A 类不确定度分项u rel （rep ）的评定

本例评定三个试样测量平均值的不确定度，故应除以3。 u rel （rep ）=

3

S ＝

3

%

896.0=0.517% 2.2.2上屈服力F Eh 的B 类相对不确定度分项u rel （F Eh ）的评定 （1）试验机测力系统示值误差带来的不确定度u rel （F Eh1）

万能试验机为1.0级，其示值误差为±1.0%，按均匀分布考虑K=3则：

u rel （F 1）=

%577.03

%0.1=

（2）标准测力仪的相对标准不确定度u rep （F Eh2）

使用0.3级的标准测力仪对试验机进行鉴定，JJG144-1992中给出了R=0.3%。则其相对标准不确定度为：

u rel （F 2）=

%106.083

.2=R

（3）计算机数据采集系统带来的相对标准不确定度u rep （F Eh3）

根据JJF-2003计量技术规范中给出，计算机数据采集系统所引入的B 类相对标准不确定度为0.2%。

u rel （F Eh 3）=0.2% （4）最大力的相对标准不确定度分项u rel （F eHm ）

u rel （F eHm ）=)()()(eH32

eH22

eH12F u F F u rel rel rel u ++=0.620%

2.2.3原始横截面积S 0 的相对标准不确定度分项u rel （S 0）的评定：