芻議測量不確定度在鋼材拉伸試驗中的應用

張強

(山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司技術質量部,山東德州 251100)

芻議測量不確定度在鋼材拉伸試驗中的應用

張強

(山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司技術質量部,山東德州 251100)

測量不確定度,表征合理賦予被測量之值的分散性,與測量結果相聯系的參數。測量不確定度對測量結果的完整描述,其作用被凸顯出來。測量范疇內的不確定度,正在被廣泛應用,鋼材拉伸試驗實踐中,要用到這一理論,應注重檢驗時的細節。

測量不確定度 拉伸試驗 具體應用

測量數值的精準性，通常用誤差理論去評判。然而，誤差理論潛藏了偏多的弊病，例如：選取出來的邏輯概念，有著混亂傾向；評判方式一致性差。在這樣的情形下，不確定度在鋼材拉伸試驗中的應用很好的解決了上述問題。鋼材拉伸試驗中，只有弄清了不確定度，才能提升精準度，確認檢驗時的各種細節存在的問題。

1 力學性能檢驗的不確定度來源分析

鋼材的拉伸試驗，要依照金屬材料拉伸試驗方法。經拉伸試驗，可以測得試樣的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、斷面收縮率等。

檢測人員重復性及鋼筋材質不均勻性所帶來的不確定度，這可由不同的人員對多根試樣的試驗力值多次重復測量的結果，用統計方法進行A類標準不確定度的評定。A類標準不確定度的評定可用貝塞爾公式計算得到。

試驗機示值誤差、讀數分辨力、標距儀、游標卡尺及數值修約引起的不確定度可采用B類評定。例如：試驗力的最小分度值是0．01kN，那么估計得來的讀數范圍，就應設定成一半分度，也即0．005kN。通常來看，服從均勻分布。由讀數分辨率帶來的不確定度為0．0029kN。

2 選取出來的檢驗實例

某規格下的鋼材，公稱直徑被設定成Φ16mm。根據拉伸試驗標準方法，去檢測它的斷后伸長率。原始標距設定為80毫米。用檢定好的標點機，縱向打出標距以內的各個標志。經過試驗后，挑選了某一標距，把試樣的斷口，設置在標距中間位置。用某規格下的游標卡尺，測定出斷后標距，計算它的伸長增量。斷后伸長率不確定度的主要來源是：試樣原始標距和斷后標距長度測量所引起的不確定度分量u(Lo)和u(Lu)。分量中包括了檢測人員測量重復性所帶來的不確定度和測量設備或量具誤差帶來的不確定度。另外，GB/T 228．1—2010規定，結果必須按標準的規定進行數值修約，所以還有數值修約帶來的不確定度分量u(Arou)。

2.1 試樣原始標距和斷后標距長度測量所引起的標準不確定度分量u(Lo)和u(Lu)

2.1.1 試樣原始標距測量所引起的標準不確定度分量u(Lo)

試樣原始標距是用標距儀一次性做出標記的。標距儀經檢定合格，極限誤差為±0．5%，且服從均勻分布，因此標距儀所引起的相對不確定度是：

則u(Lo)=Lo×urel(Lo)=80×0．577%=0．4616mm

2.1.2 斷后標距長度測量所引起的標準不確定度分量u(Lu)

斷后標距的測量具體數據略：

經計算得：

標準差數列sj的標準差^σLu(s)=0．090mm

2.1.3 測量斷后標距所用量具的誤差引入的標準不確定度分量u(Lu,2)

試樣斷后標距是用游標卡尺測量的，經檢定合格，證書給出的極限誤差為±0．02mm，且服從均勻分布其標準不確定度分量為：

由于兩分量獨立不相關，所以斷后標距測量的標準不確定度分量：

2.2 數值修約所引起的標準不確定度分量u(Arou)

GB/T 228．1—2010標準規定試樣測定的性能結果數值應按照相關產品標準的要求進行修約。這必定引入了不確定度，可用B類評定方法來評定。

伸長率的修約間隔xδ=0．5%，u(Arou)=0．14%

2.3 合成標準不確定度的計算

原始標距和斷后標距的測量所引入的不確定度以及數值修約所引入的不確定度之間彼此獨立不相關，經計算可得：uc(A)=0．886%。

2.4 擴展不確定度的評定

擴展不確定度采用U=kuc(y)的方法，即：包含因子k取2，此時置信水平為95．45%

3 結語

檢測結果的不確定度評定，是實驗室測量結果準確度的最好評判方式。若測量得到的數值，只考量了樣品的可靠性、產品原有的置信度，還是不完備的。為此，檢驗產品標準規定的多個參數，只能評判質量等級；測量范疇內的不確定度，才是評定測量準確度的標準。

[1]吳忠師.測量不確定度在鋼材檢驗中的應用[J].南方金屬,2003(10).

[2]陳軍.測量不確定度在基礎實驗中的應用研究[D].山東農業大學,2010(06).

[3]李愛紅.測量不確定度在實際工作中的應用[J].石油工業技術監督,2008(12).

;張強(1981—),男,山東齊河人,山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司,中級,質量檢驗。