鋼筋抗拉強(qiáng)度不確定度評定課件

不確定度評定實(shí)例9鋼筋抗拉強(qiáng)度測量不確定度評定不確定度評定實(shí)例911概述1.1目的：評定φ12mm圓形鋼筋抗拉強(qiáng)度測量結(jié)果的不確定度。1.2測量依據(jù)：GB/T228-2019《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》1.3環(huán)境條件：室溫（15-35）℃；濕度≤80RH；正常大氣壓。1概述21.4測量儀器設(shè)備⑴液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)型號WE-300B出廠編號；XXXX。技術(shù)指標(biāo)：最大試驗(yàn)力300kN；示值誤差1%。經(jīng)XXXX省計(jì)量測試院檢定合格，證書號XXXXX，在有效檢定周期內(nèi)使用。⑵千分尺型號XXXX;出廠編號XXXX;檢定合格,在有效期內(nèi)使用。1.5被測樣品及被測量；(1)被測物品是φ12mm圓形鋼筋；(2)被測量是抗拉強(qiáng)度Rm。1.4測量儀器設(shè)備31.6測量方法：將被測φ12mm鋼筋試棒正確地夾持在材料試驗(yàn)機(jī)的上、下夾頭中，以一定的速率進(jìn)行拉斷力的測量。注意選擇度盤，使拉斷力在滿刻度的1/5—1/3處。記錄拉斷力F。1.7評定結(jié)果的使用：只要符合上述條件，一般可直接使用本不確定度評定的方法，但對于不同的測量結(jié)果應(yīng)有不同的不確定度的值。1.6測量方法：將被測φ12mm鋼筋試棒正確地夾持在材料試4

數(shù)學(xué)模型抗拉強(qiáng)度Rm定義為試驗(yàn)過程中的最大拉力F與初始截面積A之比。（2.1）

式中，Rm

為抗拉強(qiáng)度（N/mm2）；F為最大拉力值（N）；

A為試棒橫截面積（mm2）；d為試棒直徑（mm）。試驗(yàn)的過程中應(yīng)保持一定的溫度和一定的應(yīng)變速率，因此（2.1）式是在特定溫度和應(yīng)變速率下的測量抗拉強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型5

測量不確定度來源被測量Rm的不確定度來源有：最大拉力值F的測量，urel(F)ⅰ,拉力機(jī)最大允差引起的最大拉力值F的測量不確定度，采用B類評定方法。ⅱ,拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入的測量不確定度，采用B類評定方法。試棒橫截面積A的測量不確定度，u

(d)ⅰ,千分尺校準(zhǔn)引入的測量不確定度；ⅱ,測量人員引入的測量不確定度。采用B類評定方法。測量不確定度來源64不確定度傳播率利用不確定度傳播率可給出由輸入分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示的的輸出量標(biāo)準(zhǔn)不確定度。忽略應(yīng)變速率ε和溫度修正系數(shù)δT的影響，輸入量F與d互不相關(guān)，則輸出量（被測量）Rm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：(4.1)式中:是最大拉力F測量引起的抗拉強(qiáng)度Rm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度;是直徑d的允差引起的抗拉強(qiáng)度Rm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。靈敏系數(shù)c1=1；c2=2。4不確定度傳播率75輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定5.1輸入量F測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定輸入量F有2個不確定度來源：最大拉力值F的測量不確定度，采用B類評定方法；拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入的測量不確定度，采用B類評定方法。5輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定85.1.1拉力機(jī)最大允差引起的最大拉力值F的測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1(F)評定液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)的最大允許示值誤差為1.0%，測量值落在區(qū)間內(nèi)的概率分布為均勻分布。區(qū)間半寬度a1=1.0%，包含因子k1=。其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1(F)：

(5.1)5.1.1拉力機(jī)最大允差引起的最大拉力值F的測量重復(fù)性引95.1.2拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入F值測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2(F)評定液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)有多個度盤，設(shè)每個度盤有100個刻度，最大判讀誤差為±0.2刻度。測量值落在該區(qū)間內(nèi)的概率分布為均勻分布，則區(qū)間半寬度a2=0.2%，包含因子k2=；其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：(5.2)必須指出，0.116%為讀滿刻度時的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。應(yīng)該按實(shí)際讀數(shù)來計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即(5.3)5.1.2拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入F值測量的相對標(biāo)準(zhǔn)10例如，讀數(shù)為滿刻度的1/5，則拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入F值測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2(F)為：

(5.4)5.1.3輸入量F測量的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC(F)的評定不確定度分量uA(F)、uB1(F)和uB2(F)互不相關(guān)，采用方和根方法合成：

(5.5)

例如，讀數(shù)為滿刻度的1/5，則拉力機(jī)度盤最小刻115.2輸入量d測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定ⅰ千分尺示值誤差導(dǎo)致的不確定度u1(d):若千分尺的最大允許誤差為3，以均勻分布估計(jì)，則，ⅱ由操作人員引入的測量不確定度u2(d):

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，由操作者引入的測量誤差在±10范圍內(nèi)，以均勻分布估計(jì)，則，兩者互不相關(guān)，用方和根法合成，

(5.6)5.2輸入量d測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定12輸出量（抗拉強(qiáng)度Rm

）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定因?yàn)榭估瓘?qiáng)度Rm

的數(shù)學(xué)模型比較簡單，不需要逐項(xiàng)評定其標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量，可以直接應(yīng)用式(4.1)計(jì)算抗拉強(qiáng)度Rm

的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。將式(5.5)和式(5.6)直接代入式(4.1)，得到抗拉強(qiáng)度Rm

的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC(Rm)為：

(6.1)輸出量（抗拉強(qiáng)度Rm）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的137抗拉強(qiáng)度Rm的擴(kuò)展不確定度評定根據(jù)慣例，取包含因子k＝2，被測量抗拉強(qiáng)度Rm之值分布的95％可望含于此區(qū)間：(7.1)8抗拉強(qiáng)度Rm

測量結(jié)果報(bào)告8.1測量結(jié)果對1根φ12mm圓形鋼筋最大拉力F測量結(jié)果為：F＝40.0kN(8.1)用該鋼筋的標(biāo)稱直徑計(jì)算得到的截面積為A：(8.2)7抗拉強(qiáng)度Rm的擴(kuò)展不確定度評定14φ12mm圓形鋼筋抗拉強(qiáng)度Rm測量結(jié)果可以計(jì)算得到：

(8.3)8.2測量不確定度報(bào)告φ12mm圓形鋼筋抗拉強(qiáng)度Rm=353.7N/mm2，相對擴(kuò)展不確定度為：(8.4)或者為：

(8.5)包含因子k＝2，置信概率p95%φ12mm圓形鋼筋抗拉強(qiáng)度Rm測量結(jié)果15幾點(diǎn)討論1，本例沒有考慮自由度問題。2，本例考慮某一個特定試樣的抗拉強(qiáng)度，不可重復(fù)，不能采用A類評定。直徑的測量也沒有采用A類評定，即使如此，評定結(jié)果可看出，對結(jié)果的影響較小。3，如果目的是利用多根試樣的結(jié)果，求其平均值做為某種鋼材的特性，應(yīng)考慮試樣差異對結(jié)果的影響。4，如果試樣為螺紋鋼，其直徑不能用量具直接測量，可以查取名義直徑的允差，用B類評定由面積引入的不確定度分量。對結(jié)果的影響較大，不可忽視。5，經(jīng)改造的材料試驗(yàn)機(jī)，使用測力儀表讀取力值，經(jīng)過校準(zhǔn)后，其儀表準(zhǔn)確度可達(dá)(0.3～0.5)%,如果比試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確度等級高三倍以上，可以不考慮儀表的影響。幾點(diǎn)討論1，本例沒有考慮自由度問題。16歡迎提出寶貴意見！于仲敏編制于2019年03月2日鋼筋抗拉強(qiáng)度不確定度評定課件17不確定度評定實(shí)例9鋼筋抗拉強(qiáng)度測量不確定度評定不確定度評定實(shí)例9181概述1.1目的：評定φ12mm圓形鋼筋抗拉強(qiáng)度測量結(jié)果的不確定度。1.2測量依據(jù)：GB/T228-2019《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》1.3環(huán)境條件：室溫（15-35）℃；濕度≤80RH；正常大氣壓。1概述191.4測量儀器設(shè)備⑴液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)型號WE-300B出廠編號；XXXX。技術(shù)指標(biāo)：最大試驗(yàn)力300kN；示值誤差1%。經(jīng)XXXX省計(jì)量測試院檢定合格，證書號XXXXX，在有效檢定周期內(nèi)使用。⑵千分尺型號XXXX;出廠編號XXXX;檢定合格,在有效期內(nèi)使用。1.5被測樣品及被測量；(1)被測物品是φ12mm圓形鋼筋；(2)被測量是抗拉強(qiáng)度Rm。1.4測量儀器設(shè)備201.6測量方法：將被測φ12mm鋼筋試棒正確地夾持在材料試驗(yàn)機(jī)的上、下夾頭中，以一定的速率進(jìn)行拉斷力的測量。注意選擇度盤，使拉斷力在滿刻度的1/5—1/3處。記錄拉斷力F。1.7評定結(jié)果的使用：只要符合上述條件，一般可直接使用本不確定度評定的方法，但對于不同的測量結(jié)果應(yīng)有不同的不確定度的值。1.6測量方法：將被測φ12mm鋼筋試棒正確地夾持在材料試21

數(shù)學(xué)模型抗拉強(qiáng)度Rm定義為試驗(yàn)過程中的最大拉力F與初始截面積A之比。（2.1）

式中，Rm

為抗拉強(qiáng)度（N/mm2）；F為最大拉力值（N）；

A為試棒橫截面積（mm2）；d為試棒直徑（mm）。試驗(yàn)的過程中應(yīng)保持一定的溫度和一定的應(yīng)變速率，因此（2.1）式是在特定溫度和應(yīng)變速率下的測量抗拉強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型22

測量不確定度來源被測量Rm的不確定度來源有：最大拉力值F的測量，urel(F)ⅰ,拉力機(jī)最大允差引起的最大拉力值F的測量不確定度，采用B類評定方法。ⅱ,拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入的測量不確定度，采用B類評定方法。試棒橫截面積A的測量不確定度，u

(d)ⅰ,千分尺校準(zhǔn)引入的測量不確定度；ⅱ,測量人員引入的測量不確定度。采用B類評定方法。測量不確定度來源234不確定度傳播率利用不確定度傳播率可給出由輸入分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示的的輸出量標(biāo)準(zhǔn)不確定度。忽略應(yīng)變速率ε和溫度修正系數(shù)δT的影響，輸入量F與d互不相關(guān)，則輸出量（被測量）Rm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：(4.1)式中:是最大拉力F測量引起的抗拉強(qiáng)度Rm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度;是直徑d的允差引起的抗拉強(qiáng)度Rm的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。靈敏系數(shù)c1=1；c2=2。4不確定度傳播率245輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定5.1輸入量F測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定輸入量F有2個不確定度來源：最大拉力值F的測量不確定度，采用B類評定方法；拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入的測量不確定度，采用B類評定方法。5輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定255.1.1拉力機(jī)最大允差引起的最大拉力值F的測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1(F)評定液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)的最大允許示值誤差為1.0%，測量值落在區(qū)間內(nèi)的概率分布為均勻分布。區(qū)間半寬度a1=1.0%，包含因子k1=。其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1(F)：

(5.1)5.1.1拉力機(jī)最大允差引起的最大拉力值F的測量重復(fù)性引265.1.2拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入F值測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2(F)評定液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)有多個度盤，設(shè)每個度盤有100個刻度，最大判讀誤差為±0.2刻度。測量值落在該區(qū)間內(nèi)的概率分布為均勻分布，則區(qū)間半寬度a2=0.2%，包含因子k2=；其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：(5.2)必須指出，0.116%為讀滿刻度時的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。應(yīng)該按實(shí)際讀數(shù)來計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即(5.3)5.1.2拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入F值測量的相對標(biāo)準(zhǔn)27例如，讀數(shù)為滿刻度的1/5，則拉力機(jī)度盤最小刻度的判讀引入F值測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2(F)為：

(5.4)5.1.3輸入量F測量的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC(F)的評定不確定度分量uA(F)、uB1(F)和uB2(F)互不相關(guān)，采用方和根方法合成：

(5.5)

例如，讀數(shù)為滿刻度的1/5，則拉力機(jī)度盤最小刻285.2輸入量d測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定ⅰ千分尺示值誤差導(dǎo)致的不確定度u1(d):若千分尺的最大允許誤差為3，以均勻分布估計(jì)，則，ⅱ由操作人員引入的測量不確定度u2(d):

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，由操作者引入的測量誤差在±10范圍內(nèi)，以均勻分布估計(jì)，則，兩者互不相關(guān)，用方和根法合成，

(5.6)5.2輸入量d測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定29輸出量（抗拉強(qiáng)度Rm

）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定因?yàn)榭估瓘?qiáng)度Rm

的數(shù)學(xué)模型比較簡單，不需要逐項(xiàng)評定其標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量，可以直接應(yīng)用式(4.1)計(jì)算抗拉強(qiáng)度Rm

的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。將式(5.5)和式(5.6)直接代入式(4.1)，得到抗拉強(qiáng)度Rm

的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC(Rm)為：

(6.1)輸出量（抗拉強(qiáng)度Rm）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的307抗拉強(qiáng)度Rm的擴(kuò)展不確定度評定根據(jù)慣例，取包含因子k＝2，被測量抗拉強(qiáng)度Rm之值分布的95％可望含于此區(qū)間：(7.1)8抗拉強(qiáng)度Rm

測量結(jié)果報(bào)告8.1測量結(jié)果對1根φ12mm圓形鋼筋最大拉力F測量結(jié)果為：F＝40.0kN