抗拉强度不确定度的评定

抗拉强度不确定度的评定

1 被测对象

评定2Cr13棒材抗拉强度指标的不确定度。 2 引用文献

JJF 1059—1999 测量不确定度评定与表示

JJG 139—1999 拉力、压力和万能试验机检定规程 GB/T 228—2002 金属材料 室温拉伸试验方法 JJF 1103—2003 万能试验机数据采集系统评定 3 试验条件

室温 10～35℃ 4 测量基准

试验机的检定是按照JJG 139—1999 进行的。 使用0.3级标准测力仪进行拉伸试验机的检定。 5 测量过程

使用济南新世纪试验机厂生产的DWD300型电子拉力试验机测定。试验机为1级精度。试样加工成采用Ф10，标距为50的的标准试样，按照GB/T 228—2002进行试验。一共使用20个试样得到测量列。 6 评定结果的使用

在符合上述条件的情况下可以直接使用本结果，其他在DWD300型电拉试验机测量抗拉强度不确定度的评定可以使用本方法。 7 数学模型

Rm=

S Fm =

2

4d Fm

π

()=Rm u rel ()()()()

ff

u S u F u rep u rel rel m rel rel 02

02

2

2

+++

式中

Rm 为抗拉强度； Fm 为最大力；

S 0为原始面积； d 0为原始直径； rep 为重复性； off 为修约。

8 不确定度来源及评定方法

本次不确定度考虑的因素见表1。本次试验温度为20℃，温度效应修正及其引入的标准不确定度u t 可以忽略不计。至于应变速率因为是在标准允许的范围内进行的所以未加以考虑。其他因素如夹具、同轴度等因为影响较小且无法量化而忽略不计。

表1 不确定度来源及评定方法

名称

内容

评定方法

力值

试验机的精度等级

B 校验试验机所用标准测力仪的不确定 B 计算机数据采集系统带来的不确定度

B 面积

测量的重复性

A 试样的大小头

B 千分尺测量误差引入的不确定度

B 重复性 抗拉强度的重复性 A 修约

由于修约引入的不确定度

B

9 标准不确定度分量的评定

9.1横截面积相对标准不确定度分量u rel (S 0)

求S 0的不确定度可以转化为求d 0的不确定度。由面积公式S 0=0.25πd 02，可得dS 0/dd 0=0.5πd 0，即是dS 0/ S 0=2 dd 0/ d 0；所以u rel （S 0）=2u rel （ d 0）。 9.1.1千分尺测量误差引入的不确定度分量u （d 1）

圆形试样的名义尺寸为10mm ，测量工具为千分尺，已经计量部门测量校准。按照相关技术规范千分尺的示值误差最大为1µm，可以认为1µm 为其P=100的分布区间的半宽，并可进一步估计为矩形分布，按JJF1059-1999的规定，K=3其标准不确定度为：

u （d 1）=

3

1m =0.0058mm

对于来自法定计量部门出具的检定证书，一般认为

01.0)

()(△ =x u x u ，所以自由度为：

()01.02

1=

ν-2=50

9.1.2大小头引入的不确定度分量u （d 2）

在实际加工过程中试样的直径不可能完全一致，按照GB/T 228—2002的要求以最小直径来计算面积，然而试样的断裂部位是随机分布的，不一定是最小处，因此必须考虑大小头引入的不确定度分量。

表2 20根2Cr13圆形试样的大小头的测量值

序号 1 2 3 4

5

6

7

8

9

10

最小值 9.98

9.98

9.97

9.98 10.00 10.00 10.00 9.99 10.00 9.99

最大值 10.00 10.00 10.01 10.00 10.02 10.01 10.04 10.00 10.00 10.00 相差 0.02 0.02 0.04 0.02 0.02 0.01 0.04 0.01 0.00 0.01 序号 11

12

13

14

15

16 17 18

19

20

最小值 10.01 10.02 10.02 10.00 9.99 9.98

9.98

9.98 10.00 10.01

最大值 10.02 10.03 10.01 10.01 10.01 10.00 10.00 10.00 9.99 10.02 相差

0.01

0.01

0.01

0.01

0.02

0.02

0.02

0.02

0.01

0.01

平时统计的大量数据表明试样的最大直径和最小直径的最大差为0.04mm 。这次对20根2Cr13圆形试样的大小头进行了测量，实测数据和平时收集的数据是吻合的，并且也满足GB/T 228—2002的要求。断裂处的直径尺寸100%落在（d2-0.00，d2+0.04）以内。由于其分布是不对称的，且不能对d 2进行修约，所以取其半宽区间为0.04 mm 。d2的分布可以估计为均匀分布, 按JJF 1059-1999的规定，K=3。大小头引入的不确定度分量为：

u （d 2）=

3

04.0mm

=0.0231 mm

自由度19120=-=ν

9.1.3直径测量的重复性引入的不确定度分量u （ d 3）

从20根2Cr13圆形试样中任意抽取两根考察由测量的重复性引入的A 类不确定度。测量数据如下：