钢材力学性能检测各参数的不确定度

钢材力学性能检测参数的不确定度分析与评定
（成都明晟建设工程质量检测有限公司梁章立）
一、概述：
本公司仅对常规建筑用钢筋（HRB335、HRB400、HPB235、HPB300、CRB550）进行力学性能检测，检测的参数有屈服强度、抗拉强度、伸长率、最大力总伸长率、强屈比、屈标比、重量偏差、冷弯性能。

其中需要进行测量的值有：屈服强度、抗拉强度、伸长率、重量偏差、最大力总伸长率、强屈比、屈标比等7个参数。

二、计算、测量及分析的引用依据：
GB/T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》
JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》
GB/T16825.1-2008《静力单轴试验机的检验》
GB/T22066-2008《静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定》
抗拉强度不确定度的评定
一、不确定度影响因素来源分析：
1、试样的力学性能稳定性，试样来自于验收批钢筋，取自不同位置，其力学性能等待测量并非恒定不变，具有波动性，此影响因素用A类评定结果包涵；
2、设备的影响，包括设备检定所用的测力计带来的不确定度影响、检定不确定度、数据采集系统带来的不确定度，合成为设备带来的不确定度；
3、夹持部位滑动产生的数据不确定度影响；
4、检测过程中拉伸速率带来的不确定度影响；
5、温度、湿度所带来的不确定度影响；
6、面积测量的不确定度，因钢筋拉伸试验采用试样的公称面积，为一常数，此影响不考虑；
7、数值修约带来的影响。

二、数学模型：
式中：——抗拉强度
——夹持部位滑动产生的拉力影响，该值计算时取值为0，不确定度为——试件力学性能波动影响及各种重复性测量的影响，该值计算时取值为0，不确定度为
——最大力，不确定度为
——拉伸速率对强度的影响，该值计算时取值为0，不确定度为
——数值修约对强度的影响，该值计算时取值为0，不确定度为
——抗拉强度，不确定度为
——温度对抗拉强度的影响，该值计算时取值为1，不确定度为
——湿度对抗拉强度的影响，该值计算时取值为1，不确定度为
——钢筋公称面积，不确定度为，因为常数，因此
简化可为：
其中：
——最大力，不确定度为
——样品固有的最大力，该值无偏差，为固定值，不确定度为
——万能试验机示值允许偏差影响值，其值可视为，不确定度为
——检定用测力计的修正值，其值可视为，不确定度为
——数据采集系统的修正值，其值可视为，不确定度为
三、抗拉强度不确定度的公式推导：
以上各影响因素视为相互之间无关联，可推导得抗拉强度的不确定度公式为：其中：
由于目前为止未有任何科研单位作出温度、湿度对钢筋抗拉强度影响的相关研究，且公司力学试验室在标准规定的温度、湿度范围内，故取：
因夹具滑移可以采用给夹具上油等方法降低其影响，故
因此：
四、A类相对标准不确定度分项评定：
取10个试样进行抗拉强度的测量，另取2个作为评定试样。

10个试样测量后计算平均值、标准差（标准偏差，4位有效数字），然后计算相对标准偏差s （俗称变异系数，百分比、4位有效数字）
A类相对不确定度分项：(百分数、保留4位有效数字)
因单根钢筋测量结果为1个，因此k=
五、最大力的B类标准不确定度分项评定：
1、万能试验机的示值误差带来的相对标准不确定度：
1%为1级万能试验机的允差为±1.0%，按均匀分布考虑，k=
2、标准测力计引入的相对不确定度的评定：
一般采用0.3%级标准测力计进行检定，重复性R=0.3%，视为重复性极限，k=2.83 3、计算机数据采集系统带来的相对标准不确定度评定：
根据引用依据中的相关规定，得以上数值
4、最大力的相对标准不确定度分项（设备固有的影响）
5、拉伸速率影响带来的不确定度评定：
根据相关资料并结合公司实际测量情况，拉伸速率变化范围内抗拉强度最大相差10MPa,所以拉伸速率对抗拉强度的影响为±5MPa，按均匀分布考虑：
（）
6、数值修约带来的不确定度评定：
强度修约间隔为5 MPa，按均匀分布考虑，修约带来的标准不确定度分项为
（）
六、制作抗拉强度的相对合成不确定度表，合成抗拉强度的不确定度
七、抗拉强度的相对扩展不确定度
取包含概率，按k=2
屈服强度不确定度的评定
计算程序同抗拉强度不确定度的评定
断后伸长率不确定度的评定
一、不确定度影响因素的来源：
1、游标卡尺的不确定度；
2、原始标距的不确定度；
3、断后标距的不确定度；
4、温度对量测长度的影响所产生的不确定度；
5、湿度对量测长度的影响所产生的不确定度；
6、量测方法所产生的影响；
7、修约带来的影响
二、数学模型
其中：视为一个与不相关的测量值
最大力总延伸率不确定度的评定
一、不确定度影响因素的来源：
1、游标卡尺的不确定度；
2、原始标距的不确定度；
3、断后标距的不确定度；
4、温度对量测长度的影响所产生的不确定度；
5、湿度对量测长度的影响所产生的不确定度；
6、量测方法所产生的影响；
7、修约带来的影响；
8、抗拉强度的不确定度
二、数学模型
——弹性模量，常数，其值为MPa
强屈比不确定度的评定
一、不确定度影响因素的来源：来自于抗拉强度、屈服强度的不确定度
二、数学模型
屈标比不确定度的评定
一、不确定度影响因素的来源：来自于屈服强度的不确定度
二、数学模型
重量偏差不确定度的评定
一、不确定度影响因素的来源：
1、钢尺的不确定度；
2、天平的不确定度；
3、量测方法的不确定度；
4、温度对量测长度的影响所产生的不确定度；
5、湿度对量测长度的影响所产生的不确定度；
6、长度量测时带来的累积不确定度；
7、修约带来的影响
二、数学模型
钢筋力学性能及重量偏差测量结果的不确定度评定记录
2011年10月13日
一、概述：
测量依据：GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢热轧带肋钢筋》、GB/T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》、JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》
测量设备：WE-300A数显式万能材料试验机、0.02mm游标卡尺、15kg电子称
测量环境：温度22℃，相对湿度40%
测量对象：某工程某检验批钢材，HRB335E 14mm,
不确定度来源：如前所述
数学模型：如前所述
测量结果说明：根据标准要求，取5根作重量偏差试验、4根作力学性能试验，
二、A类评定记录（取10个试件测量）
二、抗拉强度的不确定度
换算成合成标准不确定度为
取包含概率p=95%，按k=2
表示为
，，。