刍议测量不确定度在钢材拉伸试验中的应用

【摘 要】测量不确定度，表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测量不确定度对测量结果的完整描述，其作用被凸显出来。测量范畴内的不确定度，正在被广泛应用，钢材拉伸试验实践中，要用到这一理论，应注重检验时的细节。

【关键词】测量不确定度 拉伸试验 具体应用

测量数值的精准性，通常用误差理论去评判。然而，误差理论潜藏了偏多的弊病，例如：选取出来的逻辑概念，有着混乱倾向；评判方式一致性差。在这样的情形下，不确定度在钢材拉伸试验中的应用很好的解决了上述问题。钢材拉伸试验中，只有弄清了不确定度，才能提升精准度，确认检验时的各种细节存在的问题。

1 力学性能检验的不确定度来源分析

钢材的拉伸试验，要依照金属材料拉伸试验方法。经拉伸试验，可以测得试样的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率等。

检测人员重复性及钢筋材质不均匀性所带来的不确定度，这可由不同的人员对多根试样的试验力值多次重复测量的结果，用统计方法进行A类标准不确定度的评定。A类标准不确定度的评定可用贝塞尔公式计算得到。

试验机示值误差、读数分辨力、标距仪、游标卡尺及数值修约引起的不确定度可采用B类评定。例如：试验力的最小分度值是0.01kN，那么估计得来的读数范围，就应设定成一半分度，也即0.005kN。通常来看，服从均匀分布。由读数分辨率带来的不确定度为0.0029kN。

2 选取出来的检验实例

某规格下的钢材，公称直径被设定成Φ16mm。根据拉伸试验标准方法，去检测它的断后伸长率。原始标距设定为80毫米。用检定好的标点机，纵向打出标距以内的各个标志。经过试验后，挑选了某一标距，把试样的断口，设置在标距中间位置。用某规格下的游标卡尺，测定出断后标距，计算它的伸长增量。断后伸长率不确定度的主要来源是：试样原始标距和断后标距长度测量所引起的不确定度分量u（Lo）和u（Lu）。分量中包括了检测人员测量重复性所带来的不确定度和测量设备或量具误差带来的不确定度。另外，GB/T 228.1―2010规定，结果必须按标准的规定进行数值修约，所以还有数值修约带来的不确定度分量u（Arou）。

2.1试样原始标距和断后标距长度测量所引起的标准不确定度分量u（Lo）和u（Lu）

2.1.1试样原始标距测量所引起的标准不确定度分量u（Lo）

试样原始标距是用标距仪一次性做出标记的。标距仪经检定合格，极限误差为±0.5%，且服从均匀分布，因此标距仪所引起的相对不确定度是：

urel（Lo）==0.577%

则u（Lo）= Lourel（Lo）=800.577%=0.4616mm

2.1.2断后标距长度测量所引起的标准不确定度分量u（Lu）

断后标距的测量具体数据略：

经计算得：

合并样本标准差： sp， Lu=0.227 mm

标准差数列sj 的标准差 Lu（s） =0.090 mm

估， Lu（s）= =0.072 mm

因 Lu（s）> 估， Lu（s） ，所以sp，FeL不能采用，采用sj中的smax来进行评定。在实际测量中是以单次测量值（即k=1）作为测量结果的，所以欲求的标准不确定度分量是：

u（Lu，1）==0.3716 mm

2.1.3测量断后标距所用量具的误差引入的标准不确定度分量u（Lu，2）

试样断后标距是用游标卡尺测量的，经检定合格，证书给出的极限误差为±0.02mm，且服从均匀分布其标准不确定度分量为：

u（Lu，2）= =0.01155 mm

由于两分量独立不相关，所以断后标距测量的标准不确定度分量：

u（Lu）==0.3717 mm

2.2数值修约所引起的标准不确定度分量u（Arou）

GB/T 228.1―2010标准规定试样测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。这必定引入了不确定度，可用B类评定方法来评定。

伸长率的修约间隔=0.5%，u（Arou）=0.14%

2.3扩展不确定度的评定

扩展不确定度采用U =kuc（y）的方法，即：包含因子k取2，此时置信水平为95.45%

U（A）=2uc（A）=20.886%=1.772%=1.8%； Urel（A）=6.2%

3 结语

检测结果的不确定度评定，是实验室测量结果准确度的最好评判方式。若测量得到的数值，只考量了样品的可靠性、产品原有的置信度，还是不完备的。为此，检验产品标准规定的多个参数，只能评判质量等级；测量范畴内的不确定度，才是评定测量准确度的标准。

参考文献：

[1]吴忠师.测量不确定度在钢材检验中的应用[J].南方金属，2003（10）.

[2]陈军.测量不确定度在基础实验中的应用研究[D].山东农业大学，2010（06）.

[3]李爱红.测量不确定度在实际工作中的应用[J].石油工业技术监督，2008（12）.

作者简介；张强（1981―），男，山东齐河人，山东莱钢永锋钢铁有限公司，中级，质量检验。