拉伸試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量不確定度報(bào)告(gbt8)

1、拉伸試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定1 試驗(yàn)1.1 檢測(cè)方法依據(jù)GB/ T22&2002金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行試樣的加工和試驗(yàn).1.2 環(huán)境條件試驗(yàn)時(shí)室溫為25C,相對(duì)濕度為75%.1.3 檢測(cè)設(shè)備及量具100kN 電子拉力試驗(yàn)機(jī)，計(jì)量檢定合格 , 示值誤差為± 1%；電子引伸計(jì)（精度 0.5 級(jí)）；0150 mm游標(biāo)卡尺，精度0.02mm 50mm、可距的標(biāo)距定位極限偏差為土 1%1.4 被測(cè)對(duì)象圓形橫截面比例試樣，名義圓形橫截面直徑10 mm。1.5 試驗(yàn)過(guò)程根據(jù) GB/ T228-2002, 在室溫條件下，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣圓形橫截面直徑，計(jì)算 原始橫截面積，采用電子

2、拉力試驗(yàn)機(jī)完成試驗(yàn)，計(jì)算相應(yīng)的規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度RP0.2、上屈服強(qiáng)度Rh、下屈服強(qiáng)度Rl、抗拉強(qiáng)度R、斷后伸長(zhǎng)率A及斷面收縮率乙2 數(shù)學(xué)模型拉伸試驗(yàn)過(guò)程中涉及到的考核指標(biāo) R°.2, Rh, Rl, R,A, Z的計(jì)算公式分別為 R P0.2 = FP0.2 / S0（ 1 ）ReH=FeH/ S0（ 2）ReL= FeL/ S0（3）Rm=Fm/ S0（ 4）A=（LU-L 0）/ L0（ 5）Z=（S0-S ）/ S0（6）式中F P0.2規(guī)定非比例延伸力；FeH 上屈服力 ;FeL 下屈服力 ；Fm 最大力 ； LU 斷后標(biāo)距 ；L0 原始標(biāo)距 ；S0 原始橫截面積 ；Su

3、斷面最小橫截面積。3 測(cè)量不確定度主要來(lái)源試驗(yàn)在基本恒溫的條件下進(jìn)行 , 溫度變化范圍很小,可以忽略溫度對(duì)試驗(yàn)帶來(lái)的 影響。3.1 對(duì)于強(qiáng)度指標(biāo),不確定度主要分量可分為三類 : 試驗(yàn)力值不確定度分量、試樣原始橫截面積測(cè)量不確定度分量和強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果修約引起的不確定度分量 .3.2對(duì)于斷后伸長(zhǎng)率A,不確定度主要分量包含輸入量 L0和Lu的不確定度分量.3.3對(duì)于斷面收縮率Z,不確定度主要分量包含輸入量 S）和Su的不確定度分量.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定4.1 試驗(yàn)力值測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量4.1.1 試驗(yàn)機(jī)誤差所引入的不確定度分量試驗(yàn)所用試驗(yàn)機(jī)經(jīng)計(jì)量部門檢定，示值誤差為土1%服從均勻分布，因

4、此可用 B類評(píng)定，置信因子k=73，置信概率100%故規(guī)定非比例延伸力、上屈服力、下屈服力、最大力的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：Ul,rel ( FP0.2) = U 1,rel ( FeQ = U 1,rel ( FeL> = U 1,rel ( Fm) =1%/ .3=0.00584.1.2試驗(yàn)機(jī)力示值檢定儀器誤差所引入的不確定度分量試驗(yàn)機(jī)是借助標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀進(jìn)行檢定的，不確定度為0.4%，符合正態(tài)分布，可用B類評(píng)定，置信因子k=2,置信概率為95.45%,其相對(duì)不確定度為：U2,rel( FP0.2)=U2,rel( FeH)=U2,rel(FeL)=U2,rel( Fm)=0.4%/ 2=0

5、.00204.1.3引伸計(jì)的誤差所引入的不確定度分量由于上屈服強(qiáng)度Rh、下屈服強(qiáng)度艮L、抗拉強(qiáng)度Rm的測(cè)定不需使用引伸計(jì)，故計(jì)算 這三個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的不確定度分量時(shí)，不需計(jì)算由引伸計(jì)誤差所引入的不確定度分量. 試驗(yàn)所用的電子引伸計(jì)經(jīng)計(jì)量部門檢定，示值誤差為土0.5%，服從均勻分布，因此可用B類評(píng)定，置信因子k=-、3，置信概率100%其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U31,rel ( FpO.2)=0.5%/ '一 3 =0.0029 測(cè)量規(guī)定非比例延伸力所采用基準(zhǔn)線的標(biāo)準(zhǔn)不確定度測(cè)量規(guī)定非比例延伸力時(shí)，首先要確定基準(zhǔn)線，即拉伸試驗(yàn)曲線的彈性直線段部 分，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，它有2%勺偏差，故其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不

6、確定度為：U32,rel ( Fp0.2)= 2% / '一 3 =1.155% 引伸計(jì)的誤差所引入的不確定度分量以上兩項(xiàng)不確定度分量彼此不相關(guān)，故合成不確定度分量為U3,rel ( FP0.2) =Uirel =U 31,rel 2 ( Fp0.2)+U32,rel 2 ( Fp0.2)f=0.0029 2+0.0115521/2 =0.0124.1.4試驗(yàn)軟件所引入的不確定度分量試驗(yàn)軟件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的相對(duì)不確定度為0.2%，服從均勻分布，因此可用B類評(píng)定.其相對(duì)不確定度為：U4,rel ( FpO.2)=U4,rel ( FeH=U4,rel ( FeL) =U4,rel (

7、 Fm) =0.2%/ '3=0.00124.1.5試驗(yàn)力值測(cè)量結(jié)果的不確定度分量合成上述試驗(yàn)機(jī)、試驗(yàn)機(jī)檢定儀、引伸計(jì)和試驗(yàn)軟件所引起的四個(gè)不確定度分量相互獨(dú)立 彼此不相關(guān)，故其合成不確定度為UrelFp0.2 二店 u2,rel 二+u2,冋2 +u4,rel2 二 Jo.00582 +0.00202 +0.00122 =0.00625J? = /2U i,rel = 丁5,佗| U2,rel U3,rel U4,rel0.00582 0.002C2 0.0122 0.00122 =0.01353Urel(FeH)= Urel= UrelFm )經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定:F P°.2=2

8、7.304KN,FeH=27.407KN, F eL=25.303KN, Fm=37.547KN.故:u ( Fp0.2)=27304X 0.01353=369.43Nu (FeH) =27407X 0.00625=171.30Nu (FeL) =25303X 0.00625=158.15Nu (Fm) =37547X 0.00625=234.67N4.2試樣原始橫截面測(cè)量的不確定度分量4.2.1測(cè)量所使用的量具誤差所引入的不確定度分量試樣圓形橫截面直徑d采用0150 mm游標(biāo)卡尺測(cè)量，極限誤差為土 0.02 mm,也服從均勻分布,因此可用B類評(píng)定,置信因子k=J3，置信概率100%故u (d

9、°) =A/3=0.02 / -., 3=0.0115mm因此：u 1 (S0) = J(亙)2u2(d°)=丄兀 d)2u2(d°) =0.181 mmY 創(chuàng)0Y 24.2.2試樣原始尺寸測(cè)量重復(fù)性所引入的不確定度分量在同一試樣上標(biāo)距范圍內(nèi)中心和兩端測(cè)量橫截面直徑，計(jì)算出橫截面積，取三者 的最小值。測(cè)量十次，得到的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.表1 試樣原始尺寸d0的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)n原始橫截面直徑d。/ mm原始橫截面積S/ mm110.0078.500210.0278.814310.0078.50049.9878.18659.9878.1866 10.0278.81471

10、0.0278.81489.9878.186910.0078.500109.9878.186根據(jù)表1,運(yùn)用A類方法進(jìn)行評(píng)定:d0 八 d0,i / n=10.00 mm9=7 S0,i / n=78.470 mm2原始橫截面積S0的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s (x)為:n' (S°,i -S°)2 =0.27 mm2i因此：u 2 (So) = s (x)/n 1/2=0.09 mm2423試樣原始尺寸測(cè)量的不確定度分量合成上述量具誤差和測(cè)量重復(fù)性所引起的兩個(gè)不確定度分量相互獨(dú)立，彼此不相關(guān)，故其合成不確定度為：u( So) =u2i (So) = u2i(So) u22(So)

11、 =0.2 mm2其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：Urel ( So) =U ( So)/ SO =0.25%4.3原始標(biāo)距及斷后標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量4.3.1原始標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量試樣原始標(biāo)距Lo=5o mm標(biāo)距極限誤差為土 1%服從均勻分布，因此可用 B類評(píng) 定，置信因子k=、3，置信概率100%故其相對(duì)不確定度為：Urel ( Lo) =1%/ . 3 =0.00577u (Lo) =L)Xurel ( Lo) =50X 0.005 77=0.29mm4.3.2斷后標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 測(cè)量試樣斷后標(biāo)距所用量具的誤差所引入的不確定度分量試樣斷后標(biāo)距測(cè)量采用 0150 mm游標(biāo)卡尺測(cè)量，極限

12、誤差為土 0.02 mm,服從均勻分布，因此可用B類評(píng)定,置信因子k=T3，置信概率100%故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u1 (Lu) =A/3=0.02 /、3=0.0115 mm 斷后標(biāo)距測(cè)量重復(fù)性所引入的不確定度分量在同一試樣測(cè)量斷后標(biāo)距Lu，測(cè)量十次，得到的測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.表2試樣斷后標(biāo)距Lu的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)n斷后標(biāo)距Lu/ mm163.42263.46363.44463.42563.48663.48763.46863.44963.421063.46根據(jù)表2,運(yùn)用A類方法進(jìn)行評(píng)定:Lu =' Lu,i / n=63.444 mm斷后標(biāo)距Lu的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s (x)為:s (X)訂

13、亠遲(匚_匚)2 =0.023 mm Yn -1 i因此：U2 (Lu) = s (x) / n1/2=0.0073 mm 斷后標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成上述測(cè)量斷后標(biāo)距的量具誤差和斷后標(biāo)距測(cè)量重復(fù)性所引入的兩個(gè)不確定度分量 相互獨(dú)立，彼此不相關(guān)，故其合成不確度為：u( Lu)u：仏)="(Lu) u22(Lu) =0.0136 mmUrel ( Lu) =u ( Lu) / Lu =0.0214%4.4試樣斷后最小橫截面積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量4.4.1測(cè)量試樣斷后最小橫截面直徑所用量具的誤差引入的不確定度分量試樣斷后最小橫截面直徑測(cè)量采用0150 mm游標(biāo)卡尺測(cè)量，極限誤差為土 0.

14、02 mm,服從均勻分布，因此可用 B類評(píng)定,置信因子k=T3，置信概率100%故其相對(duì)不確定度為：u1 (du) =A/、3 =0.02 /3=0.0115 mmu1 ( Su)u12(du) =0.092 mm24.4.2試樣斷后最小橫截面積測(cè)量重復(fù)性所引入的不確定度分量 在同一試樣測(cè)量斷后最小橫截面積，測(cè)量十次，得到的測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3.表3試樣斷后最小橫截面積的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)n斷后最小橫截面直徑di/ mm試樣斷后最小橫截面積Sl/ mm15.1220.57825.1020.41835.1220.57845.0820.25855.1020.41865.0820.25875.1220.

15、57885.1020.41895.0820.258105.1020.418根據(jù)表3,運(yùn)用A類方法進(jìn)行評(píng)定：nSu 八 Su,i / n=20.418 mmi斷后最小橫截面積SU的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s (x)為：s(x) = 無(wú)(Su,i _Su)2 =0.131 mm2 n-1 i因此：U2 (Su) = s (x) / n1/2 =0.0414 mm24.4.3斷后最小橫截面積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成上述測(cè)量斷后最小橫截面積的量具誤差和斷后最小橫截面積測(cè)量重復(fù)性所引入的 兩個(gè)不確定度分量相互獨(dú)立，彼此不相關(guān)，故其合成不確度為：n2 2 2 2u (Su) = J u i (Su) = .u 1 (S

16、u) u 2(Su) =0.1010 mmUrei (Su) = u (Su)/ 瓦=0.4947%4.5數(shù)據(jù)修約所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量按照標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)結(jié)果均進(jìn)行了修約，引入了不確定度。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，修約誤差滿足矩形分布，可用B類評(píng)定，置信因子k=、3，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u ( Ro.2,rou ) =u ( Rhjou ) =u (艮L,rou ) =u ( Rn.rou ) =2.5 /、3 =1.44MPau (Arou ) = u (Z,rou) =0.25%/ V3 =0.144%5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度上述五個(gè)不確定度相互獨(dú)立，彼此不相關(guān)，故：Uc ( R>0.2)=JCFp

17、0.2 u ( Fp0.2) CS) u (s0) u (Rp0.2,rou)uc ( Rh) =CFeH2u2(FeH)Cs02u2(S0)u2(艮H,rou)uc (志)Cf6l2u2(F6l) CS02u2(S0) u2(ReL,rou)f 2 22 22uc ( R = ,CFm u (Fm) - Cs0 u (S0)u ( Rm,rou )uc(A)=.Clu2u2(Lu) Cu2(L0)u2(Arou)uc (Z)=上(和 Cu2(S0)u2(ZroU)5.1靈敏系數(shù)對(duì)以上數(shù)學(xué)模型中各輸入量求偏導(dǎo)，可得相應(yīng)的不確定度靈敏系數(shù)為Cfp0.2cRp0.2 = 1-：Fp0.2SoCFh

18、=丄汗eHS0C _ 代 _ 1CFeL-：FeL SOC =：% = 1CFm _Rp0.2 _ Fp0.2CS)(F p0.2)=-S0S0tReLFeLCso(FeL)=eLeL'S0S°1C l 二：LuL。S0S0Rm-m)-=F-:S)S0ACl0 -匚L20C -江1Cso(FeH)：ReH 一FeH:SuS0芳mSOuc(R0.2)=4.93MPauc ( Rsh)=2.62MPauc(Rl)=2.48MPauc ( Rn)=3.32MPauc(A)=0.75%uc ( Z)=0.20%5.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度95.45%，:ZSu 2 S0s。6擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 取包含因子k=2,置信概率(Rp).2)=2 uc (Rp).2) =2X 4.39=8.8 心9MPa,(Rh) =2X 2.62=5.24 6MPa, (Rl) =2X 2.48=4.96 5MPa,(R) =2X 3.32=6.64 7MPa, (A) =2X 0.75%=1.5% ,UZ) =2X 0.20%=0.4%UUUUU U U(Rh) =2 u (Rl) =2 u(R) =2 Uc(A) =2 u c(Z) =2 uc服從正態(tài)分布，于是，擴(kuò)展不確定度為：(Ro.2)=2.59% 2.6%(Rh) =1.72% 1.8%(Rl