鋼材力學(xué)性能檢測各參數(shù)的不確定度.docx

鋼材力學(xué)性能檢測參數(shù)的不確定度分析與評定（成都明晟建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司梁章立）一、概述：本公司僅對常規(guī)建筑用鋼筋（HRB335、HRB400、HPB235、HPB300、CRB550）進(jìn)行力學(xué)性能檢測，檢測的參數(shù)有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、最大力總伸長率、強(qiáng)屈比、屈標(biāo)比、重量偏差、冷彎性能。其中需要進(jìn)行測量的值有：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、重量偏差、最大力總伸長率、強(qiáng)屈比、屈標(biāo)比等7個(gè)參數(shù)。二、計(jì)算、測量及分析的引用依據(jù)：GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法JJF1059-1999測量不確定度評定與表示GB/T16825.1-2008靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)GB/T22066-2008靜力單軸試驗(yàn)機(jī)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定抗拉強(qiáng)度不確定度的評定一、不確定度影響因素來源分析：1、試樣的力學(xué)性能穩(wěn)定性，試樣來自于驗(yàn)收批鋼筋，取自不同位置，其力學(xué)性能等待測量并非恒定不變，具有波動(dòng)性，此影響因素用A類評定結(jié)果包涵；2、設(shè)備的影響，包括設(shè)備檢定所用的測力計(jì)帶來的不確定度影響、檢定不確定度、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來的不確定度，合成為設(shè)備帶來的不確定度；3、夾持部位滑動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不確定度影響；4、檢測過程中拉伸速率帶來的不確定度影響；5、溫度、濕度所帶來的不確定度影響；6、面積測量的不確定度，因鋼筋拉伸試驗(yàn)采用試樣的公稱面積，為一常數(shù)，此影響不考慮；7、數(shù)值修約帶來的影響。二、數(shù)學(xué)模型：=12+0+式中：抗拉強(qiáng)度夾持部位滑動(dòng)產(chǎn)生的拉力影響，該值計(jì)算時(shí)取值為0，不確定度為試件力學(xué)性能波動(dòng)影響及各種重復(fù)性測量的影響，該值計(jì)算時(shí)取值為0，不確定度為()最大力，不確定度為()拉伸速率對強(qiáng)度的影響，該值計(jì)算時(shí)取值為0，不確定度為()數(shù)值修約對強(qiáng)度的影響，該值計(jì)算時(shí)取值為0，不確定度為()抗拉強(qiáng)度，不確定度為()1溫度對抗拉強(qiáng)度的影響，該值計(jì)算時(shí)取值為1，不確定度為(1)2濕度對抗拉強(qiáng)度的影響，該值計(jì)算時(shí)取值為1，不確定度為(2)0鋼筋公稱面積，不確定度為(0)，因0為常數(shù)，因此(0)=0簡化可為：=0其中：=+1+2+3最大力，不確定度為()樣品固有的最大力，該值無偏差，為固定值，不確定度為()=01萬能試驗(yàn)機(jī)示值允許偏差影響值，其值可視為0，不確定度為(1)2檢定用測力計(jì)的修正值，其值可視為0，不確定度為(2)3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的修正值，其值可視為0，不確定度為(3)三、抗拉強(qiáng)度不確定度的公式推導(dǎo)：以上各影響因素視為相互之間無關(guān)聯(lián)，可推導(dǎo)得抗拉強(qiáng)度的不確定度公式為：()=2(1)+2(2)+2()+2()+2()+2(0)+2()+2()其中：()=u2(1)+u2(2)+u2(3)由于目前為止未有任何科研單位作出溫度、濕度對鋼筋抗拉強(qiáng)度影響的相關(guān)研究，且公司力學(xué)試驗(yàn)室在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度、濕度范圍內(nèi)，故?。簎(1)0u(2)0u(0)=0因夾具滑移可以采用給夾具上油等方法降低其影響，故u()0因此：()=2()+2()+2()+2()四、A類相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)評定：取10個(gè)試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度的測量，另取2個(gè)作為評定試樣。10個(gè)試樣測量后計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差（標(biāo)準(zhǔn)偏差，4位有效數(shù)字），然后計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差s（俗稱變異系數(shù)，百分比、4位有效數(shù)字）A類相對不確定度分項(xiàng)：(百分?jǐn)?shù)、保留4位有效數(shù)字)()=1=因單根鋼筋測量結(jié)果為1個(gè)，因此k=1五、最大力的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)評定：1、萬能試驗(yàn)機(jī)的示值誤差帶來的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：(1)=1%3=0.577%1%為1級萬能試驗(yàn)機(jī)的允差為1.0%，按均勻分布考慮，k=32、標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)引入的相對不確定度的評定：(2)=2.83=0.106%一般采用0.3%級標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)進(jìn)行檢定，重復(fù)性R=0.3%，視為重復(fù)性極限，k=2.833、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定：(3)=0.2%根據(jù)引用依據(jù)中的相關(guān)規(guī)定，得以上數(shù)值4、最大力的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)（設(shè)備固有的影響）()=2(1)+2(2)+2(3)5、拉伸速率影響帶來的不確定度評定：根據(jù)相關(guān)資料并結(jié)合公司實(shí)際測量情況，拉伸速率變化范圍內(nèi)抗拉強(qiáng)度最大相差10MPa,所以拉伸速率對抗拉強(qiáng)度的影響為5MPa，按均勻分布考慮：u()=53=2.887（MPa）6、數(shù)值修約帶來的不確定度評定：強(qiáng)度修約間隔為5MPa，按均勻分布考慮，修約帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)為()=523=1.444（MPa）六、制作抗拉強(qiáng)度的相對合成不確定度表，合成抗拉強(qiáng)度的不確定度七、抗拉強(qiáng)度的相對擴(kuò)展不確定度取包含概率=95%，按k=2()=()=2()屈服強(qiáng)度不確定度的評定計(jì)算程序同抗拉強(qiáng)度不確定度的評定斷后伸長率不確定度的評定一、不確定度影響因素的來源：1、游標(biāo)卡尺的不確定度；2、原始標(biāo)距的不確定度；3、斷后標(biāo)距的不確定度；4、溫度對量測長度的影響所產(chǎn)生的不確定度；5、濕度對量測長度的影響所產(chǎn)生的不確定度；6、量測方法所產(chǎn)生的影響；7、修約帶來的影響二、數(shù)學(xué)模型=0其中：=0視為一個(gè)與0不相關(guān)的測量值()=2()+2()+2()+2(0)最大力總延伸率不確定度的評定一、不確定度影響因素的來源：1、游標(biāo)卡尺的不確定度；2、原始標(biāo)距的不確定度；3、斷后標(biāo)距的不確定度；4、溫度對量測長度的影響所產(chǎn)生的不確定度；5、濕度對量測長度的影響所產(chǎn)生的不確定度；6、量測方法所產(chǎn)生的影響；7、修約帶來的影響；8、抗拉強(qiáng)度的不確定度二、數(shù)學(xué)模型=(0)100%彈性模量，常數(shù)，其值為2105MPa()=2()+2()+2()+2(0)+2()強(qiáng)屈比不確定度的評定一、不確定度影響因素的來源：來自于抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度的不確定度二、數(shù)學(xué)模型=00()=2(0)+2(0)屈標(biāo)比不確定度的評定一、不確定度影響因素的來源：來自于屈服強(qiáng)度的不確定度二、數(shù)學(xué)模型=0()=2(0)重量偏差不確定度的評定一、不確定度影響因素的來源：1、鋼尺的不確定度；2、天平的不確定度；3、量測方法的不確定度；4、溫度對量測長度的影響所產(chǎn)生的不確定度；5、濕度對量測長度的影響所產(chǎn)生的不確定度；6、長度量測時(shí)帶來的累積不確定度；7、修約帶來的影響二、數(shù)學(xué)模型=1+2+3+4+5()=2(1)+2(2)+2(3)+2(4)+2(5)+2()鋼筋力學(xué)性能及重量偏差測量結(jié)果的不確定度評定記錄2011年10月13日一、概述：測量依據(jù)：GB1499.2-2007鋼筋混凝土用鋼熱軋帶肋鋼筋、GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法、JJF1059-1999測量不確定度評定與表示測量設(shè)備：WE-300A數(shù)顯式萬能材料試驗(yàn)機(jī)、0.02mm游標(biāo)卡尺、15kg電子稱測量環(huán)境：溫度22，相對濕度40%測量對象：某工程某檢驗(yàn)批鋼材，HRB335E14mm,不確定度來源：如前所述數(shù)學(xué)模型：如前所述測量結(jié)果說明：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，取5根作重量偏差試驗(yàn)、4根作力學(xué)性能試驗(yàn)，測量結(jié)果如下測量值第1根第2根下屈服強(qiáng)度(MPa)465470抗拉強(qiáng)度(MPa)570575斷后伸長率A(%）26.526.5最大力總延伸率（%）12.512.0平均重量偏差g（%）-7-7強(qiáng)屈比a1.231.22屈標(biāo)比b1.411.40二、A類評定記錄（取10個(gè)試件測量）重復(fù)性試驗(yàn)測量結(jié)果序號抗拉強(qiáng)度MPa下屈服強(qiáng)度MPa斷后伸長率A%最大力總延伸率%強(qiáng)屈比a屈標(biāo)比b重量偏差g%1-1571.80469.1425.0011.061.2191.400-6.61-2571.80465.8927.1413.551.2271.391-6.11-3569.85466.5426.7912.731.2211.393-7.11-4571.15462.6426.7910.491.2351.381-6.41-5569.20460.0427.5012.731.2371.373-5.61-6572.45464.5926.0711.341.2321.387-6.21-7574.40469.7926.7914.081.2231.402-5.81-8571.15465.2426.7913.011.2281.389-6.11-9571.15460.0428.2111.621.2421.373-6.91-10573.75465.8928.5714.871.2321.391-6.8平均值571.67464.9826.9612.551.231.39-6.36標(biāo)準(zhǔn)偏差1.5863.3161.0141.4050.0070.0100.492相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.2770.7133.75911.1950.5910.713-7.742二、抗拉強(qiáng)度的不確定度()=2(1)+2(2)+2(3)()=(0.577%)2+(0.106%)2+(0.2%)2=0.620%()=2()+2()+2()+2()()