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1、金属材料抗拉强度 R 测量结果的不确定度评定m一、概述1.1 目 的评定金属材料抗拉强度Rm测量结果的不确定度。m1.2 检测依据的标准GB/T2282002金属材料室温拉伸试验方法。1.3 检测使用的仪器设备电子拉伸试验机，型号：CMT5205，允差：1%；千分尺，型号：0-25mm,允差：0.01mm；游标卡尺，型号：0-150mm,允差：002mm。1.4 检测程序金属材料的室温拉伸试验抗拉强度检测时，首先根据试样横截面的种类不同测量厚度 宽度或直径，计算截面积S0；然后用CMT5205电子拉伸机以规定速率施加拉力，直至试 样断裂，读取断裂过程中的最大力行，使用Rm =Fm/S0计算出抗
2、拉强度(Rm),在同一试验 mm m 0m条件下，试验共进行10次。二、数学模型以矩形横截面金属材料试样为例R =F /S =F /(a - b)(1)m m 0 m式中：Rm抗拉强度，N/mm2；m行一断裂过程中的最大力，N；mS。一金属材料横截面积，mm2；a金属材料厚度，mm；b金属材料宽度，mm。注：对于圆形横截面金属材料试样，可按S = d 2计算，04式中：cl金属材料横截面宜径，mm。关于圆形横截面金属材料试样室温拉伸试验测量不确定的评定，将本章金属材料拉伸 断面收缩率测量不确定度评定实例中进行讨论。三、不确定度来源金属材料抗拉强度Rm测量结果不确定度来源主要包括：m(1)厚度测
3、量重复性引入的标准不确定度，采用A类方法评定；(2)千分尺误差引入的标准不确定度UB1,采用B类方法评定；宽度测量重复性引入的标准不确定度uA2,采用A类方法评定；(4) 游标卡尺误差引入的标准不确定度uB2,采用B类方法评定；(5) 最大力测量重复性引入的标准不确定度uA3,采用A类方法评定;(6) 拉力机示值误差引入的标准不确定度uB3,采用B类方法评定；(7) 测量结果数据修约引入的标准不确定度uB4,采用B类方法评定。四、标准不确定度评定在同一试验条件下，金属材料抗拉强度Rm检测共进行10次，得到测量列如表1所示:m表1金属材料抗拉强度Rm检测原始数据样号厚度a (mm)宽度b (mm
4、)最大力Fm(N)18.0315.126458827.9215.146415637.9315.226438347.8915.086398058.0315.146462368.0115.266466777.9515.106425887.9715.166446297.9715.1864577107.9415.0464086算术平均值7.96415.14464378单次实验标准差Sa=0.04742Sb= 0.06518sf=245.3297表1中单次实验标准差使用贝塞尔公式计算：S = 右X丄i=1金属材料抗拉强度Rm由算术平均值根据式(1)计算给出：R =F /(a - b)=64378/(7.
5、964 x 15.144)=533.8 N/mm2 mm4.1厚度测量重复性引入的标准不确定度uA1根据表 1 中厚度检测的单次实验标准差计算结果得到,厚度测量重复性引入的相对标 准不确定度SuA1= 壬=0.0150mmA1斜042千分尺误差引入的标准不确定度uB1千分尺经上级计量部门检定合格，检定证书给出允差为001mm,区间内服从均匀分布，包含因子kB产3，区间半宽aBl=0.01mm，则标准不确定度uB1= aB1/kB1=0.01K 3 =0.0058mm43宽度测量重复性引入的标准不确定度uA2根据表 1 中宽度检测的单次实验标准差计算结果得到，厚度测量重复性引入的相对标 准不确定
6、度suA2=肓=00206mm4.4游标卡尺误差引入的标准不确定度uB2游标卡尺经上级计量部门检定合格，检定证书给出允差为土002mm,区间内服从均匀 分布，包含因子kB2=J3，区间半宽aB2=002mm，则标准不确定度uB2= aB2/kB2=0 02八 3 =0.0116mm4.5最大力测量重复性的不重复引入的标准不确定度uA3根据表 1 中最大力检测的单次实验标准差计算结果得到，厚度测量重复性引入的相对标准不确定度=77.58N4.6拉力机示值误差引入的标准不确定度uB3 拉力机经上级计量部门检定合格，检定证书给出允差为 1%，区间内服从均匀分布包含因子kB3=、3，区间半宽aB3=1
7、%，则标准不确定度uB3= aB3/kB3=0.013 =0.00584.7测量结果数据修约引入的标准不确定度UB4根据GB/T2282002金属材料 室温拉伸试验方法中规定，对于本例中金属材料 抗拉强度R = 533.784 N/mm2时，R修约到5N/mm2,区间内服从均匀分布，包含因子 mmkB4=j3，区间半宽aB4=5/2=2.5N/mm2,则标准不确定度UB4= aB4/kB4=2.5八3 =14434N/mm2列表给出不确定度汇总如下：表2金属材料抗拉强度Rm测量不确定度汇总表序号/标准不确定度不确定度来源类型分布包含因子k符号数值1厚度测量重复性A正态1UA10.0150mm2
8、千分尺误差B均匀更UB10.0058mm3宽度测量重复性A正态1UA20.0206mm4游标卡尺误差B均匀V3UB20.0116mm5最大力测量重复性A正态1UA377.58N6拉力机示值误差B均匀苗UB30.00587数值修约B均匀UB41.4434N/mm28合成不确定度u =u 2 + 工 u 2c AiBiUc0.00729相对扩展不确定度U=2uc； k= 2五、合成标准不确定度评定对于直接测量，由于各输入量直接互不相关且数学模型中均为乘除关系，所以采用简化方法进行合成合成，如式(2)所示：(2)式中：p各输入量的幂指数;叮xi)各输入量的相对标准不确定度。将式改写为R = F x
9、a-1 X b-1 X f，式中，f是数值修约因素的修正因子，由于各m mreprep输入量的幂指数绝对值均为1，则金属材料抗拉强度Rm测量结果的合成不确定度:mu(F )2 + u (a )2 + u (b)2 + urep r mrr(m,u2 + u2 H2 + u2 u2+ u2 ) + (A1B1)+ (A2B2)+ B4B3a 2b 2R 2(77 58()2 + 0.00582(0.0058、2、(0.0116、2、(1.4434、643780.00722 7.964 丿(7.964 丿215.144 丿(7.964 丿(533.8 丿m六、扩展不确定度评定取包含因子k=2,金属材料抗拉强度测量结果Rm的测量不确定度:mU = ku = 2 X 0.0072 X 533.8 = 7.69 N/mm2 c七、报告检测结果和扩展不确定度金属材料抗拉强度测量结果Rm为535 N/mm2，其扩展不确定度为:mU8N/mm 2；k=2。
