測(cè)量不確定度在鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)中的應(yīng)用

周亮

摘 要：隨著各行各業(yè)經(jīng)營規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量問題也成為人們所關(guān)注的焦點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)的產(chǎn)品控制要點(diǎn)，往往只關(guān)注對(duì)產(chǎn)品實(shí)效性能的影響，但是實(shí)際控制過程中，往往忽視產(chǎn)品檢測(cè)過程中其他因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，比如，人為因素、機(jī)械設(shè)備因素等，鑒于此就會(huì)對(duì)最終的測(cè)量結(jié)果造成影響。所以本文就測(cè)量不確定度，在鋼材力學(xué)性能檢測(cè)中的應(yīng)用展開分析，希望以下論述觀點(diǎn)可以為相關(guān)人員提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：測(cè)量不確定度;鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn);應(yīng)用

這幾年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也得到提升，相應(yīng)的產(chǎn)品科技含量和性能也變得越來越高，這就對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求，要采取有效地技術(shù)手段來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，其中測(cè)量不確定度就是對(duì)檢測(cè)結(jié)果質(zhì)量的一種定量表征，檢測(cè)結(jié)果質(zhì)量越低，說明水平越低，所以測(cè)量不確定度在鋼材力學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、測(cè)量不確定度的來源

測(cè)量不確定的來源主要有以下幾點(diǎn)[1]。第一，被測(cè)量對(duì)象。被測(cè)量對(duì)象主要指接受測(cè)量的特定量值，簡單來講，就是對(duì)相應(yīng)的鋼材進(jìn)行特定量值的測(cè)量，當(dāng)然這也是需要對(duì)測(cè)量對(duì)象全面理解的前提基礎(chǔ)上展開，因?yàn)槿绻麑?duì)其定義不明確，是會(huì)造成測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差的。第二，測(cè)量設(shè)備。測(cè)量設(shè)備主要是指，檢測(cè)過程中所使用的設(shè)備工具，這也是測(cè)量人員需要充分考慮的因素，因?yàn)闇y(cè)量儀器也會(huì)對(duì)最終測(cè)量結(jié)果造成誤傷。第三，測(cè)量環(huán)境。測(cè)量環(huán)境大多數(shù)是指實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，它也會(huì)影響鋼材測(cè)量最終的結(jié)果。第四，測(cè)量人員。測(cè)量人員經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平、工作態(tài)度，也需要我們充分考慮在其中。第五，測(cè)量方法。測(cè)量方法的正確與否，也將影響著最終的測(cè)量結(jié)果，因此要采取合理測(cè)量方法對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)。

二、測(cè)量不確定度的分類

測(cè)量不確定度主要有以下類別。第一類別，1A類別不確定度，其主要是指對(duì)同一個(gè)鋼材進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，但最終所得的結(jié)果卻存在著差異性，一般情況下，我們主要是圍繞鋼材測(cè)量列的算術(shù)平均值來評(píng)定結(jié)果，通過測(cè)量數(shù)據(jù)可以了解到，測(cè)量列中單次測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)往往是不可靠性的，所以通常會(huì)運(yùn)用貝塞爾公式計(jì)算，以此來提高測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性，這也是1A類評(píng)定不確定度的特點(diǎn)。第二類別，2B類不確定度，在對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)過程中，是不能夠取得觀測(cè)列并做統(tǒng)計(jì)分析的，當(dāng)然也會(huì)由于時(shí)間不夠、資源不足而難以獲得，所以我們就需要根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)信息資料，對(duì)鋼材進(jìn)行科學(xué)、合理地判斷和評(píng)估。

三、在鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)中測(cè)量不確定度應(yīng)用的必要性

（一）鋼材表面檢驗(yàn)工作的開展過程中應(yīng)用測(cè)量不確定度的必要性

在對(duì)鋼材進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的過程中，產(chǎn)品的外形尺寸是一個(gè)十分重要的檢驗(yàn)部分，例如，在針對(duì)鋼管類產(chǎn)品進(jìn)行外形檢驗(yàn)的過程中，定尺長度、外徑、橢圓度、壁厚都是重要的檢驗(yàn)指標(biāo)。而在針對(duì)棒材類產(chǎn)品外形進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，橫肋高度、內(nèi)徑、定尺長度、間距、縱肋高度等都需要進(jìn)行測(cè)量不確定性檢驗(yàn)。而在針對(duì)圓鋼類產(chǎn)品進(jìn)行外形檢驗(yàn)的過程中，定尺長度以及直徑是最重要的檢測(cè)指標(biāo)。同時(shí)，在針對(duì)鋼板類產(chǎn)品進(jìn)行外形檢驗(yàn)的過程中，需要應(yīng)用測(cè)量不確定度檢驗(yàn)產(chǎn)品的寬度、長度以及厚度等。在測(cè)量長度值的過程中，需重點(diǎn)測(cè)定兩點(diǎn)之間的距離，針對(duì)不同類型的產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)也存在較大的差異，合格產(chǎn)品需要保證所有指標(biāo)都在范圍之內(nèi)，若相應(yīng)指標(biāo)超出了范圍則可判定為廢品，由此可見，在生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量不確定性檢查的重要意義。對(duì)于產(chǎn)品來說，測(cè)量質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。因此，在對(duì)鋼材力學(xué)性能進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，做好針對(duì)鋼材表面的檢驗(yàn)工作十分有必要。

（二）鋼材力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)工作開展過程中測(cè)量不確定度應(yīng)用的必要性

在測(cè)量鋼材力學(xué)性能的過程中，拉伸實(shí)驗(yàn)是最主要的手段，通過拉伸實(shí)驗(yàn)，不僅可以確定鋼材自身的抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度，同時(shí)可以確定鋼材的斷后伸長率以及最大承受力、斷后收縮率等方面的指標(biāo)，通常情況下，對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量的過程中都會(huì)通過讀取過度盤指針的方式，精確度可達(dá)0.25牛頓。但是，從現(xiàn)階段拉力實(shí)驗(yàn)的開展情況來講，通常情況下都會(huì)應(yīng)用傳感器技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，在讀取拉伸力的過程中不需要再通過讀取過度盤指針的方式，通過數(shù)字化的讀取方式來進(jìn)行讀取，而在此過程中，能夠大大降低不確定度，甚至可以忽略不確定度。由此可見，伴隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，測(cè)量技術(shù)也越來越先進(jìn)，不確定度對(duì)最終測(cè)量結(jié)果的影響也將越來越小，但是在實(shí)際操作的過程中，為了最大限度地保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不確定度依然是一個(gè)十分重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

四、測(cè)量不確定度在鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)中的應(yīng)用

（一）識(shí)別不確定度的來源

科學(xué)信息技術(shù)水平的提高，也提高了鋼材的性能和科技含量，而測(cè)量不確定度的來源往往有很多，比如，可能來自對(duì)測(cè)量過程環(huán)境影響不全面所致，也可能來自機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障所致，當(dāng)然也會(huì)來自取樣不具備代表性，這就需要檢測(cè)人員合理把控這些不確定因素，以此來提高鋼材力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性，對(duì)最終測(cè)量不確定度檢測(cè)結(jié)果具有重要意義，其重要性是我們不容忽視和小覷的。同時(shí)鋼材檢測(cè)力學(xué)性能檢測(cè)過程中，識(shí)別不確定度的來源，也會(huì)受到檢測(cè)人員工作經(jīng)驗(yàn)、工作態(tài)度以及綜合素質(zhì)的影響，對(duì)模擬儀器的讀數(shù)也存在著人為的偏移等問題，再加上對(duì)相關(guān)檢測(cè)儀器操作有誤，或者是分辨能力不夠，都會(huì)引最終計(jì)算參量不準(zhǔn)確的問題，均需要我們加以分析和辨別，因?yàn)橹挥羞@樣，才能夠?qū)⑦@些不確定因素控制在合理范圍內(nèi)，大幅度提高鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)的質(zhì)量，且將誤差降到最小。

（二）建立有效的數(shù)學(xué)模型

我們還可以通過建立數(shù)學(xué)模型，來發(fā)揮測(cè)量不確定度在鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)中的應(yīng)用意價(jià)值，而數(shù)學(xué)模型的建立，需要通過掌握各個(gè)入量之間的函數(shù)關(guān)系，這樣才能夠確保所建數(shù)學(xué)模型具備科學(xué)合理性。本身檢測(cè)的目的就是為了確定鋼材的量值，最終檢測(cè)結(jié)果是否具備科學(xué)性，也將影響著鋼材的力學(xué)性能，為此需要充分考慮多方因素來合理建立數(shù)學(xué)模型。

（三）不確定度計(jì)算和擴(kuò)展

在構(gòu)建好數(shù)學(xué)模型之后，我們還應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼材進(jìn)一步計(jì)算，對(duì)相應(yīng)的分量不確定度展開全方位的分析，這需要根據(jù)分量的特點(diǎn)來進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估和計(jì)算，計(jì)算的方法也要合理地選用，因?yàn)椴煌姆椒ㄗ罱K所測(cè)量的數(shù)據(jù)也存在著差異，通常所采用的方法是，將各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量平方后求和[2]。此外，我們還可以適當(dāng)?shù)赝卣共淮_定度，因?yàn)樵趯?duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)過程中，往往需要給出特定置信水平下的擴(kuò)展不確定度，這樣才能夠提高最終測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量，結(jié)果顯示，測(cè)量結(jié)果質(zhì)量越高，說明水平越高，反之，水平越低。

五、討論

首先，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)過程中，我們可以借助測(cè)量不確定度得出以下結(jié)論，具體從以下幾點(diǎn)展開分析。第一，測(cè)量的結(jié)果。檢驗(yàn)結(jié)果表明有可能發(fā)生混爐的現(xiàn)象，此現(xiàn)象充分地說明鋼材化學(xué)成分存在不均勻的現(xiàn)象，這也正是借助測(cè)量不確定度檢驗(yàn)鋼材力學(xué)性能的一個(gè)原因所在。同時(shí)測(cè)量不確定度也與產(chǎn)品自身的規(guī)格存在著較大的關(guān)系，比如，倘若產(chǎn)品規(guī)格越大，它的相關(guān)測(cè)定值不確定度的評(píng)定結(jié)果也會(huì)隨之變大，由此可見，鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)的結(jié)果與自身規(guī)格存在著密不可分的關(guān)系，即使是同一批號(hào)的鋼材，但是因規(guī)格大小存在差異，也會(huì)致使最終測(cè)量不確定的評(píng)定結(jié)果存在著差異。

其次，在測(cè)量不確定度對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)過程中，還會(huì)受到其他因素的影響，鑒于這些因素致使最終評(píng)定結(jié)果存在著差異，所以還應(yīng)對(duì)這些因素加以評(píng)定和分析。一般情況下，主要是通過改變應(yīng)變速率來對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)，也要在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)來對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)，最終的檢測(cè)結(jié)果顯示，在允許的范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)變速率對(duì)鋼材性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響，而對(duì)其性能影響較大的因素，反而體現(xiàn)在其他方面，比如，試驗(yàn)機(jī)的分辨率、試驗(yàn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)示值誤差，或者是人為方面讀數(shù)誤差所致，也可能是其他方面的不確定因素。

最后，評(píng)定結(jié)果的應(yīng)用。在對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)過程中，最終的評(píng)定結(jié)果我們也應(yīng)充分利用起來，通常情況下，測(cè)量不確定度對(duì)鋼材力學(xué)性能檢驗(yàn)的最終結(jié)果，主要被應(yīng)用在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)定上面，這樣才能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量符合生產(chǎn)經(jīng)營需求，在最大限度上滿足各行業(yè)發(fā)展需求。比如，我們通過篩選1～2組試驗(yàn)來評(píng)定鋼材的性能，并控制在統(tǒng)一條件下，隨后就可以來對(duì)不同的鋼材進(jìn)行測(cè)量不確定評(píng)定，當(dāng)然，最終評(píng)定結(jié)果也存在著差異，而差異產(chǎn)生的原因有很多，可能是由于鋼材本身就存在著一定的隨機(jī)性所致。總而言之，測(cè)量不確定度在鋼材力學(xué)性能檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用，可以真實(shí)反映某一時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)鋼材產(chǎn)品質(zhì)量，以及反映產(chǎn)品的檢驗(yàn)質(zhì)量是否合乎標(biāo)準(zhǔn)。

六、結(jié)語

綜上所述，科學(xué)信息技術(shù)水平的提升，人們對(duì)鋼材產(chǎn)品的性能也越來越重視，這就對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，要采取有效技術(shù)手段對(duì)鋼材力學(xué)性能加以檢驗(yàn)，其中測(cè)量不確定度是力學(xué)性能檢測(cè)中常用的技術(shù)手段，可以檢測(cè)出鋼材的量子，而最終結(jié)果的可用性，完全取決于最終的檢測(cè)結(jié)果，所以我們也要對(duì)檢測(cè)過程中的諸多因素加以分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉麗.測(cè)量不確定度在鋼材檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].冶金管理，2019（05）：72+74.

[2]楊冠峰.測(cè)量不確定度在鋼材檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].中國金屬通報(bào)，2018（04）：201+203.