建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服強度檢測結果的不確定度分析

王維春（紅河州質量監督綜合技術檢測中心，云南 紅河661100）

1 前言

近幾年來，隨著國家宏觀經濟的快速發展，西部大開發、振興東北、以及近年來投資建設的南水北調、北京奧運場館等一大批舉世矚目的特大型建設項目和能源、交通、通信、水利、城市基礎設施建設、環境改造、城市商業中心、住宅建設等重點項目建設，建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材被廣泛用于各行各業。建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材的質量好壞直接影響著工程質量，建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服強度是（PVC-U）管材質量好壞的一個重要性能指標。然而，通常在試驗室測量所檢測的結果，僅僅表示被測量的近似值或估計值，為了能夠合理評定被測量值的分散性，真實反映整個測量過程可靠性，有必要對測量結果的準確度給以說明，使測量結果真實性增強。

根據《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》GB/T5836.1-2006、《熱塑性塑料管材拉伸性能測定第2部分》GB/T8804.2-2003、《測量不確定度評定與表示》JJF1059-1999，對建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服強度檢測結果的不確定度評定，分析了不確定度產生的來源和因素。

2 試驗方法概述

2.1 試樣規格

試驗選取規格為Φ110mm×3.2mm建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材材料。

2.2 試驗儀器

數顯式拉力試驗機0.01kN;游標卡尺0.02mm。

2.3 試驗過程

首先是制備試樣，同一種規格尺寸材料在同一套模具上注射擠出10支Ⅰ型樣品；測量試樣厚度、寬度，計算截面積；然后調節拉力試驗機，在5kN檔進行測量；讀取試樣在拉伸過程中達到屈服時的力值，根據公式計算出拉伸屈服強度。

3 數學模型

σt=f(Ft,b,t)=Ft/S0=Ft/b.t(1)

式中：σt為拉伸屈服強度（N/mm2）;Ft為屈服應力；S0為橫截面積（mm2）;b為試樣寬度（mm）;t為試樣厚度mm。

表1 測試數據

4 不確定度評定

4.1 不確定度因素來源及分析

根據公式（1），在檢測過程中不確定度有以下幾個方面：

1拉伸屈服強度重復測量引入的A類標準不確定度u11；（2）寬度和厚度重復測量引入的A類標準不確定度u31和u41；（3）屈服應力引入的B類標準不確定度u21和u22；（4）游標卡尺引入的B類標準不確定度u31和u42。

4.2 標準不確定度分量

4.2.1 拉伸屈服強度相對不確定度U(PreL)

4.2.2 拉伸屈服強度重復性試驗所引起的不確定度U11

拉伸屈服強度10次測量引入的A類標準不確定度u11，10次的測試數據具體見表1。

故拉伸屈服強度σt平均值為：=41.03MPa

所以標準不確定度：u11=MPa

4.2.3 拉伸屈服強度相對不確定度則為：

4.2.4 屈服應力引入的B類標準不確定度UFrel

為屈服應力Ft的測量不確定度來源于數顯拉力試驗機的測量不確定度和校準的不確定度兩方面。

1）使用數顯式拉力試驗機的測量屈服應力不確定度u21，根據生產廠家提供的使用說明書資料，該機的不確定度U95=1.0%，以正態分布估計，則

2）剛校準過的該數顯拉力試驗機校準誤差為±0.002KN,則置信區間半寬為0.2%。以正態分布估計，故

3)屈服應力相對合成不確定度為：

4.2.5 寬度相對不確定度U（berl）

1)由測量者測量引起的測量誤差在±0.04mm,則置信半寬為0.04,以距形分布估計，

2)游標卡尺引入的B類標準不確定度u32。

因為測量所用的游標卡尺的測量精度為0.02mm,以距形分布估計，

3)寬度合成不確定度

4)寬度相對合成不確定度

根據檢驗，按所依據信息來源的可信度估計寬度的相對不確定度：因自由度為50

4.2.6 厚度相對不確定度U（terl）

1)由測量者測量引起的測量誤差在±0.04mm,則置信半寬為0.04,以距形分布估計，

2)游標卡尺引入的B類標準不確定度u42。

因為測量所用的游標卡尺的測量精度為0.02mm,以距形分布估計，

3)寬度合成不確定度

4)寬度相對合成不確定度

根據檢驗，按所依據信息來源的可信度估計寬度的相對不確定度：因自由度為50

4.2.7 合成相對不確定度為U合

U合=1.97%

4.2.8 拉伸屈服強度不確定度

Uc=41.03×1.97%=0.81MPa

4.2.9 拉伸屈服強度擴展部確定度

按正態分布進行擴展不確定度評定，取置信概率為95%，則包含因子K=2,擴展不確定度為：

U=2×0.81=1.62MPa

4.2.10 結果表示

σt=41.03±1.62MPa

5 結 語

從上述不確定度分量分析來看，寬度和厚度的測量對拉伸屈服強度的不確定度因素影響較小，而測量屈服應力所使用的數顯式拉力試驗機對拉伸屈服強度不確定度影響較大，因此，在每次試驗前，應檢查儀器設備，調整施壓速度，正確操作，以減少不必要的不確定因素來源。

[1]《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》GB/T5836.1-2006

[2]《熱塑性塑料管材拉伸性能測定。第2部分》GB/T8804.2-2003

[3]《測量不確定度評定與表示》JJF1059-1999

[4]張進京，石材壓縮強度檢測結果不確定度分析，中國建材科技，2010.4