金属材料抗拉强测量不确定度
抗拉强度测量结果的不确定度评定
抗拉强度测量结果的不确定度评定1、测量依据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》2、试验设备电子万能试验机，型号：QJ212，（0～200）kN，准度度等级：0.5级。
数显卡尺，（0～150）mm，分度值0.01mm。
3、数学模型R m=F m a×b式中：R m——抗拉强度，MPa；F m——试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力，N；a——试样厚度，mm；b——试样宽度，mm。
4、抗拉强度不确定度分量的来源拉力引起的不确定度分量u1﹔试样厚度引起的不确定度分量u2﹔试样宽度引起的不确定度分量u3﹔抗拉结果的重复性引人的不确定度u4﹔数据修约引起的不确定度分量u5。
5、标准不确定度分量的评定5.1 拉力引起的不确定度分量u1依据QJ212电子万能试验机电子万能试验机的检定证书提供准度度符合0.5级，则其相对标准不确定度为：u rel1=0.5%。
5.2 试样厚度引起的不确定度分量u2根据数显卡尺的校准证书提供测量结果不确定度U=0.01mm，k=2，则：u2=U2=0.005mm同一试样测量3次数据为5.05mm、5.04mm、5.00mm，取3次结果的算数平均值5.03mm 为测量结果。
其相对标准不确定度为：u rel2=u√3×5.03=0.06%5.3 试样宽度引起的不确定度分量u3由于宽度测量同厚度测量使用同一设备，那么：u3=u2=0.005mm同一试样测量3次数据为19.82mm、19.69mm、19.88mm，取3次结果的算数平均值19.80mm为测量结果。
其相对标准不确定度为：u rel3=u √3×19.80=0.01%5.4抗拉结果的重复性引人的不确定度u 4同一块板材上按同一方向均匀截取10片试样进行抗拉试验，所有试样的切割边缘统一进行去硬化处理以消除样品制备对抗拉强度的影响。
进行抗拉试验，结果如下：580MPa 、 585MPa 、585MPa 、590MPa 、580MPa 、 590MPa 、 580MPa 、590MPa 、590MPa 、590MPa 。
金属材料的抗拉强度断后伸长率和断面收缩率的不确定度评定
金属材料的抗拉强度断后伸长率和断面收缩率的不确定度评定抗拉强度是指材料在拉伸过程中抵抗拉力的能力。
对于金属材料的抗拉强度，其不确定度评定主要包括以下几个方面：1.采样样品选择不确定度：抗拉强度是对材料整体性能的反映，因此选取样品时需要考虑材料的均匀性和代表性。
样品的几何形状、尺寸和制备工艺等都会对抗拉强度的测试结果产生影响。
2.设备精度不确定度：抗拉强度测试需要使用专用的拉伸试验机，该设备的精度对测试结果会产生影响。
因此，在开展抗拉强度测试时需要校准设备，并确保测试设备的稳定性和准确性。
3.试验过程中的操作不确定度：抗拉强度的测试需要在一定的试验条件下进行，包括温度、速度等方面的控制。
试验中操作人员的技术水平和经验也会对抗拉强度测试结果的准确性产生影响。
4.统计分析方法的不确定度：抗拉强度的测试结果需要进行统计分析，并计算平均值和标准差等统计参数。
统计分析方法的选择和数据处理的准确性会对抗拉强度的不确定度评定产生影响。
以上是抗拉强度的不确定度评定的主要方面，通过合理的样品选择、设备校准和操作规范等措施可以降低抗拉强度测试的不确定度。
断后伸长率和断面收缩率是评估材料的延展性和塑性的重要指标。
对于断后伸长率和断面收缩率的不确定度评定，主要包括以下几个方面：1.断裂形态的不确定度：断后伸长率和断面收缩率是在材料断裂后对样品进行测量得到的。
在实际测试中，材料的断裂形态受到多种因素的影响，包括材料组织、应力状态、试验温度等。
因此，在进行断后伸长率和断面收缩率测试时，需要结合材料的断裂形态进行评估，以减小测试结果的不确定度。
2.测试方法的不确定度：断后伸长率和断面收缩率的测试需要依靠一定的试验方法和设备。
测试方法的选择和设备的精度会对测试结果产生影响。
因此，在进行测试时需要选择适合的测试方法，并确保测试设备的准确性和稳定性。
3.试验数据的处理不确定度：断后伸长率和断面收缩率的测试结果需要进行数据处理和统计分析。
金属材料抗拉强度测量不确定度的评定
表 中 试 验 标 准 偏 差 按 贝 塞 尔 公式 计 算 ：
电子数显卡尺，ｏ －ｔ Ｓ ０ ｎ ｍａ ， 允差 ： ± ０ ． ０ １ ｍｍ 检定合格 １ ． ３试验 依据 ： 按照 ＧＢ ／ Ｔ ２ ２ ８ － ２ ０ １ ０《 金属材料 室温拉伸试验方法》 Ｊ Ｊ ＧＩ ３ ９ －１ ９ ９ ９ 《 拉力、 压力和万能试验 机检定 规程》 １ Ｉ Ｆ １ ０ ５ ９ —１ ９ ９ ９ 侧 量不确定度评定与表示》 １ ． ４试 验 条件 ： 宅温 ２ ４ Ｒ Ｚ ２ ． 数学模型
给 出测 量 不确 定 瘦 在 游 验结 果 中的 表 示 方 法 。
关键词 ： 拉伸试验： 测 量不确定度； 标准 不确定度 ； 扩展不确定度
１ ． 试 验 说 明
方 法 进 行 抗 拉 强 度 试验 ， 根 据 数学 计 算 模 型 （ １ ） 得到 １ ０个 试 样 抗 拉 强度 的
量数据如下： 表３ １ ≠ ≠ 和６ ≠ ≠ 试 样 直径 测 量 值
试 样 编 夸 ＼ ｌ ２ ｌ ３ ４ ５ ６ 平 均 值
ｌ 并 ９ ． ｇ ９ ９ ． ９ ８ Ｊ ９ ． ９ ／ ＂ ９ ． ９ ７ ９ ． ９ ７ １ Ｏ ． ０ ０ ９ ８
测 量 列 。 测 量 结 果 见表 １ 。
１ ． １被 测 对 象 ： ２ Ｃｒ １ ３试样 抗 拉 强 度 指 标 Ｒｍ 测 量 结 果 的不 确 定 度 １ ． ２试 验 所 用 仪 器 ： 液压 万能材料试验 机 ， 型 号： Ｗ Ｅ一 ３ ０ ， 最 大 试 验 力 ３ ０ ０ Ｋ Ｎ， 允差± １ ％； 该试验机用 ０ ． ３级 标 准 计 按 ｊ Ｊ Ｇ１ ３ ９ － １ ９ ９ ９《 拉 力、 压 和 万 能 试 验 机 检 定 规程 》 检 定 合 格
国检检测金属抗拉试验不确定度评定
1、 概述1.1 测量方法：依据GB/T228 2002《金属材料室温拉伸试验方法》。
1.2 环境条件：室温10~35℃。
1.3 检测所用的仪器设备:WES-600C 屏显万能材料试验机，千分尺（0~25mm ）。
1.4 被测对象：螺杆机加工试样直径 12.70mm ，标距长度50mm 。
1.5 测量过程：利用电子万能试验机进行拉力试验，以受控的速率施加轴向力并测量拉断试棒所需的 最大试验力（F m ）。
抗拉强度（R m ）等于试验过程中的最大试验力F m 与试棒原有截面积S 0 之比。
2、 数学模型mm 0F R =S 式中：R m ——抗拉强度，2N/mm0S ——原始横截面积，2mmm F ——最大试验力，N 3、 输入量的标准不确定度评定 3.1 输入量的标准不确定度m u(F )的评定输入量m F 的不确定度来源主要由以下两部分构成： a ） 试验机示值误差引起的标准不确定度分项 m1u(F )；b ） 试验机借助于0.3级标准测力仪进行校准或检定，该标准源引起的标准不确定度分项 m2u(F )3.1.1试验机示值误差引起的标准不确定度分项m1u(F )的评定根据电子万能试验机校准证书给出的相对示值误差W 0.6%≤± ，估计为均匀的分布，取包含因子k=，采用Ｂ类方法进行评定，则标准不确定度为：1()0.0035m a u F k === 估计11()()m m u F u F V 为0.10，按公式计算自由度为：12121()111[]502()2(0.10)m m F m u F v u F -==⨯=V3.1.2 标准测力仪引起的标准不确定度分项m2u(F )的评定根据电子万能试验机校准证书给出的标准测得的不确定度 U=0.2%，k=2，采用 B 类方法进行评定，则标准不确定度为：20.002()0.0012m U u F k === 估计22()()m m u F u F V 为0.10，按公式计算自由度为：22222()111[]502()2(0.10)m m F m u F v u F -==⨯=V 3.1.3输入量的标准不确定度的计算输入量的标准不确定度为：22212()()()m m m u F u F u F =+则()0.0036m u F == 3.1.4输入量的标准不确定度有效自由度的计算 1244444412()0.003650()()(0.0035)(0.001)5050mm m m F m m F F u F v u F u F v v ===++3.2 输入量S 0 的标准不确定度u （S 0）的评定输入量S 0 的不确定度主要来源由以下两部分构成：a ） 圆棒试样直径测量使用的千分尺示值校准结果引起的标准不确定度分项1()u d ；b ） 检测人员测量直径的重复性引起的标准不确定度分项2()u d 。
金属材料抗拉强度和断后伸长率的测量不确定度评定研究
金属材料抗拉强度和断后伸长率的测量不确定度评定研究摘要：抗拉强度是金属在静拉伸条件下的最大承载能力，断后伸长率是断裂后标距的伸长与原始标距的之比的百分率，是金属材料的最主要力学性能指标。
根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》，对ISO 6892-1:2016 《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》中抗拉强度和断后伸长率A的影响因素进行了分析,对测量不确定度的主要分量进行量化,评定了抗拉强度和断后伸长率A的测量不确定度。
关键词：金属材料；不确定度；室温拉伸试验；抗拉强度；断后伸长率1 引言所有零部件以及产品在使用过程上往往会受到外力的作用，因此要求金属材料必须在一定程度上具有承受机械载荷而不超过允许变形或破坏的能力，我们把这种能力称为金属材料的力学性能。
室温拉伸试验方法是目前使用最普遍的力学性能的试验方法。
为了更有效地使用和分析金属材料，我们需要了解材料的力学性能以及影响力学性能的主要因素。
试样制备方法、检测设备和仪器、测试方法和结果的处理都会影响力学性能的测量结果，包括抗拉强度、屈服强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率等。
分析各影响因素对力学性能合成标准不确定度的贡献，可以帮助我们找到主要因素，继而对这些主要因素进行控制和改进。
2 概述2.1测试设备(1)万能试验机：新三思CMT-5205微机控制电子万能试验机，精度：0.5级；(2)游标卡尺：广陆数显游标卡尺，测量范围：（0~150）mm，分辨力：0.01mm，不确定度：U=0.01mm（k=2）；(3)打点机：上海东星建材试验设备公司DD-II连续式标点机。
2.2 试验条件环境条件：室温（23±5）℃，湿度（20~80）%RH。
应变速率：根据标准ISO 6892-1:2016采用试验速率控制的方法A2进行基于横梁位移计算得到应变速率控制。
2.3被测对象热轧钢板t=40mm。
2.4试验方法及过程试验方法：ISO 6892-1:2016 《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》试验过程：确认环境条件是否满足标准要求，同时确认万能试验机、游标卡尺等设备是否处于有效校准周期内，是否处于正常使用状态。
金属材料的抗拉强度 断后伸长率和断面收缩率的不确定度评定
测量不确定度的评定报告一、金属材料抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率的试验概述试验采用万能材料试验机， 依据 GB ／T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》，对螺栓在室温下进行试验，以规定速率施加拉力，直至试样断裂，在同一试验条件下，试验共进行9次。
测得抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。
二、抗拉强度不确定度的评定：数学模型：()Rmv u rep u Fm u Rm u rel rel rel crel 222)()()(++=式中：Rm —— 抗拉强度； Fm —— 最大力； rep —— 重复性；Rmv ——拉伸速率对抗拉强度的影响；使用9个试样得到测量数值，结果见表1，试验标准偏差按贝塞尔公式计算：式中：批准/日期： 审核/日期： 制定/日期：测量不确定度的评定报告表1 重复性试验测量结果序号 抗拉强度 Mpa断后伸长率 %断面收缩率 %1 1344.7 6.9 52 2 1345.5 6.8 513 1346.6 6.8 514 1346.7 7.2 515 1347.0 7.1 526 1349.3 7.2 527 1354.5 6.9 538 1356.8 7.2 539 1360.4 7.1 51 平均值 1350.2 Mpa 7.02 % 51.78 % 标准偏差 5.64 Mpa 0.172 % 0.833 % 相对标准偏差0.418%2.45%1.609%2.1 A 类相对标准不确定度分量的评定： 评定三个试样测量平均值的不确定度： )(rep u rel =3%418.0=0.241 %2.2 最大力Fm 的B 类相对标准不确定度分量 )(Fm u rel 的评定： 试验机测力系统示值误差带来的相对标准不确定度)(Fm u rel 1.0级的拉力试验机示值误差为±1.0% ，按均匀分布考虑则 )(Fm u rel =3%0.1=0.577 %2.3 拉伸速率影响带来的相对标准不确定度分量)(Rmvu rel 试验得出，在拉伸速率变化范围内抗拉强度最大相差10Mpa,所以，拉伸速率对抗拉强度的影响是±5Mpa,按均匀性分布考虑：)(Rmv u =35= 2.877 )(Rmv urel =2.1350877.2= 0.21%批准/日期： 审核/日期： 制定/日期：测量不确定度的评定报告2.4 抗拉强度的合成相对不确定度：()Rmv u rep u Fm u Rm u rel rel rel crel 222)()()(++==222%)21.0(%)577.0(%)241.0(++=0.66 %2.5 抗拉强度的扩展相对不确定度： 取包含概率p = 95%，按k =2: )(*)(m m R u k R U rel rel ==2X0.66%=1.32%三、断后伸长率不确定度的评定：数学模型：断后伸长（Lu-Lo ）的测量应准确到±0.25mm 。
金属材料抗拉强度Rm测量结果的不确定度评定
金属材料抗拉强度R m 测量结果的不确定度评定一、 概 述1.1 目 的评定金属材料抗拉强度R m 测量结果的不确定度。
1.2 检测依据的标准GB/T228—2002《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：±0.02mm 。
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S 0；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F m ，使用R m =F m /S 0计算出抗拉强度(R m )，在同一试验条件下，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m m 0m =/=/()R F S F a b ⋅ (1)式中：R m —抗拉强度，N/mm 2；F m —断裂过程中的最大力，N ； S 0—金属材料横截面积，mm 2； 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204S d π=计算，式中：d —金属材料横截面直径，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R m 测量结果不确定度来源主要包括：(1) 厚度测量重复性引入的标准不确定度u A1，采用A 类方法评定；(2) 千分尺误差引入的标准不确定度u B1，采用B 类方法评定； (3) 宽度测量重复性引入的标准不确定度u A2，采用A 类方法评定； (4) 游标卡尺误差引入的标准不确定度u B2，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u A3，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u B3，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u B4，采用B 类方法评定。
金属材料拉伸试验测量不确定度的评定
不确定度来源 服从分布 灵敏系数
测量重复性
正态分布
1
最大力Fm
均匀分布
1
试样原始横截面积 均匀分布
1
拉伸速率
均匀分布
1
urel/%
0.631 4 0.612 0 0.408 7 1.030 8
2.1.7 抗拉强度Rm 的合成相对标准不确定度
urel (Rm=) urel (rep)2 + urel (Fm )2 + urel (S0 )2 + urel (Rmv )2= 1.42% (12) 2.1.8 抗拉强度Rm 的相对扩展不确定度
质量与检测
金属材料拉伸试验测量不确定度的评定
杨威(广东省地质装备中心，广东 广州 510510)
摘要：基基于标准 GB/T 228.1 方法，研究了影响金属室温拉伸试验结果准确性的因素，评估了相关测量不确定度来源。结果表明，
包含因子取 k=2 的条件下 , 抗 -2010 拉强度 Rw 的相对扩展不确定度 Urel(Rm)=2.9%，文章所用的评定方法为金属材料室温拉伸试 验测量不确定度的评定提供了参考。
2.1.2 抗拉强度Rm 测量数据 10 个测量值，测量值经过简单的换算和整理后得到如表 1
的所示结果。
表 1 金属材料拉伸试验测量不确定度评定重复性试验测量结果
序号
a0/
b0/
S0/
L0/
Lu/
Rm/
mm
mm
mm2
mm
mm (N/mm2)
1
0.72 20.01 14.41 20.02 31.00 340.95
YANG Wei (Guangdong Geological Equipment Center, Guangzhou 510510, China)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属材料抗拉强度测量不确定度分析
1．试验依据
GB228-2002（金属材料拉伸试验方法）
试验采用RGM-100型万能材料试验机，以20～30MPa/s 速率加荷直至将试样拉伸至断裂。
试样拉断时的最大力所对应的应力即为金属材料的抗拉强度。
2．钢材抗拉强度测量的影响因素
根据钢材抗拉强度的计算公式为：
24d
F πσ= （1） 式中：σ －抗拉强度，单位MPa （N/mm 2）；
F －拉力，单位 N ；
d －钢材直径，单位mm 。
对于钢材抗拉强度检测，只要温度在室温（25～35℃）附近变化不大，温度对试验结果的影响就可以忽略不计；另外，只要加荷速率控制在规范允许范围内（规范允许范围：10-30MPa/s ；实际加荷速率：20-30MPa/s ），加荷速率的影响也可以忽略不计。
能够对试验测试结果产生影响的因素主要有：重复测试（同一批试件在相同试验条件下重复测量结果的差异性）、试件截面积变化（归结为直径d 偏差）、荷载测量的精度以及测量结果的数据修约。
上述影响因素中，试件材质非均匀性直接表现在测量结果的数据变化上，属于A 类不确定度评定；其余影响因素都是由于影响量的误差而导致试验测试量的偏差，均属B 类不确定度评定。
金属材料抗拉强度测量不确定度影响因素汇总于表1中。
表1 影响金属材料抗拉强度测量准确性的主要因素
3．标准不确定度评定
3.1 样品不均匀性引起的标准不确定度R u
从根据这10个测试数据进行钢材抗拉强度测量不确定度的评定，属于A 类不确定度评定，相应的测量不确定度称为重复测量不确定度R u ，可采用贝塞尔法按（2）式进行评定：
R u ＝∑=--n i i n n 1
2)()1(1σσ （2） 式中：n 为重复测量次数，σ i 为第i 次测量的材料强度测量值，σ为同一材料的试件强度各次测量结果的平均值。
按式（2）计算，重复测量导致的试件抗拉强度测量标准不确定度为：R u
3.2 试件尺寸导致的测量标准不确定度d u
由于试件直径偏差导致的试件抗拉强度测量不确定度属B 类不确定度。
对于偏差为±a 的影响量x 的不确定度)(x u ，可按式（4）进行评定：
)(x u ＝k
a （3） 直径尺寸出现在区间d ±αmm 内各点的概率相等，即直径误差分布为均匀分布，所以其包含因子k =3。
根据式（4），试件直径d 的测量不确定度)(d u 为：
k
a d u =)( （mm ） （4） 试件抗拉强度 σ 对试件直径 d 的灵敏系数d c ＝
d ∂∂σ可以通过对式（1）求偏导数得到：
d c ＝d ∂∂σ＝38d
F π-＝d σ2 （5） 取 σ ＝σ，d 取标称尺寸，代入上式中得d c MPa/mm ） 由试件直径偏差引起的试件抗拉强度测量标准不确定度d u 为：
d u ＝d c ⋅)(d u （6）
3.3 试验机拉力误差引起的试件抗拉强度测量标准不确定度F u
根据仪器检定结果，RGM-100型万能试验机力值测定的最大示值误差为±1%FS （满量程）。
在试验的10个试件中，测量得到的最大抗拉强度m ax σ，将m ax σ和试件标称直径代入式（1）得到本次试验的试验机最大出力量值F max ，从而试验力的不准确度为：
a =1% ⋅F max
将a ，k =
3（均匀分布）代入式（4）得到试验力的测量标准不确定度)(F u 为：
)(F u ＝3a
＝ （7）
试件抗拉强度 σ 对试验力 F 的灵敏系数F c ＝
F ∂∂σ可以通过对式（1）求偏导数得到：
F c ＝F ∂∂σ＝24d
π （8） 将试件标称直径d 代入上式得：F c 。
从而，由试验力偏差引入的试件抗拉强度测量标准不确定度F u 为：
F u ＝F c ⋅)(F u （9）
3.4 数值修约的标准不确定度δσu
根据钢材抗拉强度修约规则，其修约间隔为 δσ ＝ 5MPa 。
对试件抗拉强度测量数据进行修约引起的抗拉强度测量标准不确定度δσu 为：
δσu ＝
32δσ （10） 4．不确定度分量汇总
以上对重复测量、试件直径偏差、试验力偏差和数据修约四种因素引起的钢材试件抗拉强度测量不确定度分量进行了分析评定，各个因素导致的钢材试件抗
拉强度测量不确定度分量汇总于表3中。
表3 金属材料试件抗拉强度测量不确定度分量汇总表（单位：MPa ）
5．合成标准不确定度c u 由于上述四个不确定度分量R u 、d u 、F u 、δσu 彼此独立，所以可按式（11）计算金属材料抗拉强度测量合成标准不确定度c u ：
c u ＝2δσ2F 2
d 2R u u u u +++ （11）
把表3中所列的各个不确定度分量代入式（11），得到c u
扩展不确定度U
扩展不确定度U 与合成不确定度c u 之间的关系为：
U ＝k ⋅c u （12）
式中：k 为包含因子，k 值与被测量y 的分布有关，一般取2～3，在大多数情况下取k ＝2，当取其他值时应说明其来源。
取k ＝2，把式（11）代入式（12），最后得到金属材料抗拉强度测量扩展不确定度为U
相对不确定度 U 95rel =σU
（13）。