Al3Ti材料壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度的評定 新

Al3Ti材料壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)測量結(jié)果不確定度的評定摘要：目前，合金材料越來越受到人們的青睞，本文依據(jù)金屬材料壓縮檢測標(biāo)準(zhǔn)GB/T7314-2005《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》檢測標(biāo)準(zhǔn)，對AlTi材料進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)并且對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度的評定。Abstract:Atpresent,alloymaterialisbecomingmoreandmorepopular.Inthispaper,onthebasisofmetalmaterialcompressionteststandardGB/T7314-2005“metallicmaterialsatroomtemperaturecompressiontest……。AlTi.一。.methodtestingstandards,compressiontestof3wascarriedoutandtheexperimentalresultsfortheevaluationofuncertaintywerealsoaccomplished.關(guān)鍵詞：壓縮強(qiáng)度；不確定度評定；AlTi材料壓縮試驗(yàn)；Keywords:compressionstrength;theuncertaintyevaluation;materialcompressiontestofAlT;o引言對于AlT的壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)測量，在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的測定時(shí)，由于試驗(yàn)過程是破壞性的并且同一個(gè)樣品是不可重復(fù)測量的，所以不管檢測方法和儀器設(shè)備如何完善，其測量結(jié)果始終存在著不確定性，檢測得到的數(shù)據(jù)因此而具有一定的分散性。因此，為了全面評估檢測得到的數(shù)據(jù)，從而對試驗(yàn)所用AlT抗壓強(qiáng)度做出適當(dāng)?shù)脑u價(jià)，有必要對檢測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行不確定度的評定測量。不確定度是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，表明了試驗(yàn)結(jié)果的可信賴程度，測量結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小，不確定度愈小，所述結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價(jià)值越高；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價(jià)值也越低。不確定度常分為標(biāo)準(zhǔn)不確定度與合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。前者以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示測量不確定度，后者則是各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的合成，其評定方法分A、B兩類，具體介紹參照J(rèn)JF1Q59.1—2012《測量不確定度評定與表示》。本文按壓縮試驗(yàn)的基本要求，對AlTi材料進(jìn)行了檢測不確定度的評定。算出了95%置3信度下該材料強(qiáng)度的分散區(qū)間。1概述1.1測量標(biāo)準(zhǔn)：金屬材料檢測標(biāo)準(zhǔn)GB/T7314-2005《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》。GB/T23370-2009/ISO4506:1979《硬質(zhì)合金壓縮試驗(yàn)方法》。1.2測量評定標(biāo)準(zhǔn)：JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》。1.3被測對象：AlTi材料，矩形試塊。1.4測量儀器：INSTRON4505電子式萬能材料試驗(yàn)機(jī)，（計(jì)量檢定合格證為1級，示值相對最大允許誤差±0.60%）,計(jì)量檢定合格的數(shù)顯0-150mm游標(biāo)卡尺。1.5環(huán)境要求：試驗(yàn)一般在10°C?35°C的室溫中進(jìn)行，對溫度要求的試驗(yàn)室溫度應(yīng)控制在23°C±5°C，本試驗(yàn)在20C條件下進(jìn)行。2建立數(shù)學(xué)模型根據(jù)壓縮試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度Rm計(jì)算公式mRFmS其中：Rm一抗壓強(qiáng)度 （Mpa）S 一試件截面積 （mm2）F 一最大試驗(yàn)力 （KN）3測量不確定度來源分析測量不確定度通常由測量過程的數(shù)學(xué)模型和不確定度的傳播律來評定。根據(jù)數(shù)學(xué)模型及試驗(yàn)條件，本試驗(yàn)考慮的不確定度來源及評定方法見表1。表1不確定度來源及評定方法名稱 內(nèi)容 評定方法

重復(fù)度U1抗壓強(qiáng)度重復(fù)性A得涉而壬口T1測量的重復(fù)性A試樣橫截面積U2游標(biāo)卡尺測量誤差引入的不確定度B試驗(yàn)力值U3試驗(yàn)機(jī)的示值誤差所引起的不確定度B校驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)測量誤差引入的不確定度B修約U4修約所引入的不確定度B4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定4.1重復(fù)性引入的不確定度urep(Rm)相同條件下，在INSTRON4505試驗(yàn)機(jī)上，按照GB/T7314-2005標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)標(biāo)注測定6個(gè)A/?i矩形試件，可認(rèn)為是重復(fù)測定同一試樣，測量結(jié)果列入表2。由表2可得：試驗(yàn)原始橫截面積的樣本平均面積 S°=34.22mm2,最大的樣本均值F=34.35KN，抗壓強(qiáng)度樣本均值R=981.80MPa。TOC\o"1-5"\h\zm根據(jù)貝塞爾公式： ms(Rm)u ：^=—rep(Rm) ；n經(jīng)計(jì)算，本次試驗(yàn)的u(r)=22.33Mpa；表2原始面積S。、最大力F和抗壓強(qiáng)度R序號123456S0/mm232.772636.898838.068929.962833.405934.2209F/KN30.660137.068840.066828.545632.851136.8975Rm/MPa917.4513985.18231032.13934.2802964.37961057.37因此，抗壓強(qiáng)度重復(fù)性測量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:U=22.33x100%=2.274%.1981.8 '4.2試樣面積測量引起的不確定度分量的評定U2由測試人員在重復(fù)條件下對試樣原始長?寬力分別進(jìn)行6次測量，測量數(shù)據(jù)見表3：次數(shù)12345a(mm)5.955.975.985.985.98b(mm)5.965.965.955.945.94表3試樣原始長寬重復(fù)測量6次數(shù)據(jù)65.985.97S=axb；4.2.1U（口）的評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度U⑴的主要來源有：測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ai）,所用游標(biāo)卡尺示值誤差引起的測量不確定度u（a2）。根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算：:Z6（ai-a）2S=—i=^=——a1 -Jn—1S U=—a1=0.0052mm（a1） n測量試樣所使用的0-150mm游標(biāo)卡尺，經(jīng)計(jì)量合格極限示值誤差為0.01mm,即誤差范圍為（-0.01mm,0.01mm）,并且在此區(qū)間服從均勻分布，其引起的不確定度分量可用B類評定方法：均勻分布式包含因子：k^.-'3；U=001=0.0058mm；a2 <34.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度U的合成U1+U22=0.0078mm；4.2.3U（們的評定同4.2.1。注意測量兩邊寬度應(yīng)使用兩個(gè)不同的游標(biāo)卡尺以消除測量結(jié)果的相關(guān)性，最終評定結(jié)果為：U、=0.0078mm4.2.4輸入量S的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U（s）的評定輸入量S的靈敏系數(shù)S—axb；

a的靈敏系數(shù)：°=?=b；?.一…一..Xb的靈敏系數(shù)：c-一—a；2db式中a、b均取測量結(jié)果的算數(shù)平均值，因此c1=5.95，c2=5.97o輸入量S的標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成計(jì)算U=■■.:c2xU2+c2xU2—0.657mm2；s11a2b相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度U2為：U—0657x100%=1.92%；234.224.3由試驗(yàn)力值測量引入的不確定度U34.3.1試驗(yàn)機(jī)的示值誤差引入的不確定度u（Fx）本次測試所使用的試驗(yàn)機(jī)的鑒定符合I級，服從均勻分布：k=t'3，按B類方法進(jìn)行評定，其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：七/)=罕*100%=0.577%；4.3.2標(biāo)準(zhǔn)測力儀校準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)引入的不確定度u'F），檢定本實(shí)驗(yàn)機(jī)及使用的標(biāo)準(zhǔn)測力儀最大允許誤差為0.3級，該校準(zhǔn)源的不確定度為0.3%，包含因子為2，由此引入的B類評定相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U2（F）=0006*100%=0.30%；4.3.3試驗(yàn)力值測量引入的不確定度分量U3因?yàn)樵囼?yàn)機(jī)示值誤差、標(biāo)準(zhǔn)測力儀校準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)引入的不確定度2個(gè)不確定度來源彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以這2個(gè)試驗(yàn)力值測量的絕對標(biāo)準(zhǔn)不確定度可合成為：U=、：'U（F）2+U（F）2=（0.577）2+（0.30）2=0.650%；3 " 1x 2x4.4修約引入的不確定度分量U4根據(jù)GB/T7314-2005中規(guī)定應(yīng)力修約的范圍，當(dāng)應(yīng)力值小于500MPa時(shí),修約至1MPa;應(yīng)力值在500~1000MPa時(shí),修約至5MPa;應(yīng)力值大于1000MPa時(shí),修約至10MPa。此處取5MPa，分布區(qū)間半寬為2.5MPa，則由修約引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：k=\；3；U=一2^^X100%=0.147%；4981.8X\'34.5抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成抗壓強(qiáng)度的各不確定度分量見表4,因?yàn)橹貜?fù)性、試驗(yàn)力，試驗(yàn)原始面積和數(shù)據(jù)修約所引起的不確定度彼此相互獨(dú)立不相關(guān)，所以：表4不確定度分量抗壓強(qiáng)度相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量結(jié)果（％）重復(fù)性U]2.274試樣面積U21.920試驗(yàn)力值U30.650修約U40.147U=JU]2+U22+U32+U42=0.030；合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：U=UxR=0.030x981.8=29.94MPa；5擴(kuò)展不確定度評定取概率為95%,置信因子為：k=2；則：U95=kxU=2x29.94=59.89MPa；6不確定度的報(bào)告檢測AlTi抗壓強(qiáng)度及擴(kuò)展不確定度報(bào)告為：Rm=981.80Mpa，合成不確定度為U=59.89MPa，故本次試驗(yàn)測出的抗壓強(qiáng)度應(yīng)為R=（981.8土60）MPa，取置信因子為k=2，取置信概率為95%。 皿參考文獻(xiàn)GB/T23370-2009/ISO4506:1979硬質(zhì)合金壓縮試驗(yàn)方法.[S].JJF1059.1-2012，測量不確