材料拉伸试验测量不确定度的分析与评定.pdf

212 2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集 材料拉伸试验测量不确定度的分析与评定 陈澍商秀丽孙禄东 瓦轴集团公司116300 摘要：本文分析了影响材料拉伸试验测量不确定度的各个因素，并对其进行 评定与表示。 关键词：测量不确定度评定拉伸试验 0引言 测量不确定度是对测量结果质量的定量表征，测量结果的可用性很大程度上 取决于其不确定度的大小。测量结果必须附有不确定度说明才是完整并有意义的。 测量不确定度的概念在测量历史上相对较新，但其应用具有广泛性和实用性。在市 场竞争激烈、经济全球化的今天，测量不确定度评定与表示在检测技术中对检测结 果进行评定，是科技交流和国际贸易的迫切要求，它使各国进行的测量及其所得到 的结果可以进行相互比对，取得相互承认或共识。 材料拉伸试验是力学里面的基本试验之一，试验方法比较简单，但由于拉伸试 验属于破坏性试验。试验结果不具有可重复性，因此增加了测量不确定度评定与表 示的难度。现对我单位万能试验机上进行的一次拉伸试验的测量不确定度进行分 析与评定，与各位共同探讨。 1试验方法与数学模型 本材料拉伸试验，采用圆形截面的GCrl5轴承钢试棒进行拉伸试验，试验在 满刻度120kN。分度值为0．5kN的1．0级拉力试验机上进行，试样直径8．6mm， 乩等于试验过程中的最大作用力F与试棒原有截面积A之比 F 4F ． 曲2万2冠 式中b一抗拉强度，N／mm2 A一截面积，mm2 d一试棒直径。mm 于是：u‰=u己。l(F)+4u象l(d) 2测量不确定度分量 2．1直径测量引入的不确定度分量urel(d) 沈阳机械工程学会论文 213 试件标称直径10mm，直径测量的不确定度由2部分组成，千分尺的示值误差 导致的不确定度和操作者所引入的不确定度 (1)千分尺示值误差导致的不确定度ul(d) 73ttm (2)由操作者引入的测量不确定度u2(d) 经验估计，该测量误差在±10ttm范围内，以均匀分布估计，则：u2(d)=弓罢 ttm=5．77ttm，上面两不确定度分量彼此无关，故两者合成标准不确定度为： u(d)：、石丽石丽：、伍再再刀：6．02弘m OA 若以相对不确定度表示，则可写为：urel(d)=旦券一=0．66 2．2拉力F的测量不确定度urel(F) 拉力F的测量不确定度来源于仪器校准的不确定度。仪器测量不确定度和读 数不确定度三个方面： (1)仪器校准的不确定度ulrel(F) 仪器校准的不确定为U95=0．3o／，取包含因子k一2，于是标准不确定度为： ulrel(F)一坚娑：0．15％ (2)仪器的测量不确定度u2rel(F) oA，以 由于拉力测量是在1．0级试验机上进行的，试验机的示值误差为±1．o 均匀分布估计，仪器的测量不确定度U95=1．o％．k=2j于是标准不确定度为 u2rel(F)学_o．5％ (3)读数不确定度u3rel(F) 使用的试验机满刻度为120kN，分度值为0．5kN的指针式仪表，可以估读到 五分之一分度，即士0．1kN，依相对值估计即为_-4-0．os％，测量时断裂即发生在 布，故标准不确定度为： u3rel(F)：咝：o．1s％ ~／3 由于试验机校准不确定度、试验机的测量不确定度、及读取试验机示值这三个 不确定度分量彼此无关，于是拉力测量不确定度可合成为： urel(F)=~／ulZrel(F)+uzZiel(F)+；rel(F)一0．54％ 3不确定度概算见表1 4合成标准不确定度 214 2006年第二届七省区市机械工程学会科技论坛暨学会改革与发展研讨会论文集 考虑到直径测量不确定度和拉力测量不确定度这两个