金屬材料力學性能測試不確定度評定分析

桑傳飛

摘要：金屬材料的力學性能測試對明確金屬材料的應用領域和應用范圍具有重要影響，同時對提高金屬材料的強化性能也具有積極影響。而本文就將在金屬材料力學性能測試的基礎上，對金屬材料的力學性能測試的不確定度進行詳細分析，然后對金屬材料的分類以評定方法進行深入分析，最后對金屬材料力學性能測試的評估誤差進行系統論述。

關鍵詞：金屬材料 力學性能測試 不確定度 評定方法

在金屬材料的力學性能測試不確定度評定中，各類研究方法被提出并應用，其中，在金屬材料的不確定度測試中被普遍應用的測試方式有金屬硬度試驗方法和金屬室溫拉伸試驗方法。并且根據這兩種測試方法，我國還出臺了與此相關的關于金屬材料硬度與拉伸試驗的具體標準和方法。針對金屬材料的不確定度評定接下來筆者將通過實例的形式一一為大家講解，然后通過對評定過程中的金屬材料力學性能的不確定度進行具體分類，然后再在此基礎上對不確定度的評定方法進行深入分析探討，同時還會對其評定誤差進行明確分析，以期為當前的金屬材料力學性能不確定度的測試方法提供參考依據。

1 金屬材料不確定度評定對象類型分析

關于金屬材料力學性能不確定度的評定主要有兩種類型，一是通過傳感器或測量工具對其進行直接測量，在專業領域中被稱為“直量”或“直接量”。如通過傳感器取得的位移曲線可以直接測出最大試驗力值即Fm，另外通過直接測量的形式還能夠將試樣斷裂的最小直徑du以及斷后標距Lu測試出來;另一種建立在直量基礎上的評定方法是通過對相關數據進行計算和分析最終得出的量，被稱為“間接量”。通俗的說，間接量是建立在直量基礎上的運算合成，如A、Z、Rp0.2、Rm等所代表的就是間接量。布氏硬度（HB）和維氏硬度（HV）的最終硬度值可以通過壓痕尺寸取值的測量方式進行測量，然后再在測量值的基礎上對其進行計算，壓痕尺寸的測量取值僅代表這兩種硬度的公式變量，而其余的數值都是普通常數，因此在具體的測算中，以上兩種硬度值就可以直接表示為直接量。在此基礎上，就能夠根據統一的不確定評定標準對HB值、HV值進行統一評定。具體來說可以將來表示。

2 金屬材料力學性能不確定度的評定方法

不確定度的評價方法和標準一般分為A、B兩種，A類評標標準是通過對觀測列進行統計分析來確定金屬材料的不確定度，在理化檢測中普遍應用賽爾公式、最小乘二法、極差法以及合并樣本標準差這幾種公式;B類不確定度評定方法與A類大不相同，它主要是對現有的大量信息進行評定，以此來明確金屬材料的力學性能不確定度，如技術說明報告、校準證書、檢定證書以及準確度等級等，或者純粹依靠工作經驗和測量數據進行評定。通過對以往檢測數據的摸索，筆者總結出一套新型的不確定度檢測方案，其評定原理是在量值變化規律的基礎上對其不確定度進行測定。

2.1直量方法

從不確定度直量評定方法的組成原理來說，直量的不確定度構成主要以自身系統、量值溯源、測量過程這三部分組成，具體如下圖。

2.2間接量方法

間接量的應用通常是由專業的測試人員通過對直接量取得的數據進行復雜的公式運算進而得出的評定結果。一般情況下，要想對間接量進行評定，需要從其基本情況評定和公式運算評定兩個方面進行。其主要結構為首先對間接量和直接量的影響因素進行全面了解，然后進行必要的測量，然后在此基礎上再利用相關公式進行計算，所得出的計算結果就是不確定度。

有數據表明，四項力學性能構成了間接量，通過對試樣圓形截面進行計算就可以得到結果，但是如果截面處于矩形的狀態，那么將就可以得到不確定度測定結果，具體如下圖。

3 誤差分析

金屬材料的力學性能不確定度評定一般由直量和間接量共同組成，其中直量是進行間接量的基礎，對金屬材料的不確定度測定結果會產生直接的影響，因而在具體的測量中，加強直量的可靠性防護極為重要。在測定直接量時，力學往往會從標定工具測量基準、工具基準測量以及測量工具這三個方面著手。其中標定工具精準測量是這三者中測量精度最高的基準，其對金屬材料的不確定度測量的精準性影響也最大。另外測量工具的精度會明顯低于基準，這是在具體測量評定中需要關注的事情。在采用測量標定工具基準對測量工具進行檢測時，檢測人員在不注意的狀態下會將測量基準值作為真值，然后再在相同條件下對這兩種參數值進行比較，得出其差值，如果差值大小在規定范圍內，則說明測量工具精度有效。當采用測量工具測試測量樣品時，測量到的值會存在一定的誤差，如果在測試過程中將設備的分辨誤差也考慮在內，那么會使實際測量值的誤差更大。因此在具體的測試當中，評定人員要合理選擇測試方法和手段，避免誤差過大影響最終評定結果。

4 總結

綜上，將金屬材料的力學性能呢個分為直量和間接量，然后對其量值進行分析，之后再在直量不確定度的基礎上獲取其他不確定度，最后再將其利用間接公式算法合成間接不確定度，最終就能夠得到金屬材料力學性能不確定度的測定結果。

參考文獻

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