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。
金属材料拉伸试验测量结果不确定度分析
金属材料拉伸试验测量结果不确定度分析1. 引言1.1 背景介绍金属材料拉伸试验是一种常见的材料力学试验方法，用于评估金属材料的力学性能。
通过施加拉力使金属试样受力并延展，从而测量金属材料在拉伸过程中的强度、延伸性能等指标。
金属材料的拉伸性能对其在工程领域的应用起着关键作用，因此准确测量金属材料的拉伸性能对于保证产品质量和安全具有重要意义。
在进行金属材料拉伸试验时，除了要了解试验原理和操作步骤外，也需要考虑测量结果的不确定度。
不确定度反映了实验结果的精确度和可靠性，对实验结果的解释和应用都具有重要意义。
对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行分析和讨论，有助于提高实验结果的可靠性，为进一步的研究和工程应用提供有力支持。
在本文中，将对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行深入分析，探讨其影响因素和处理步骤，以期为相关研究提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的主要是对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行分析，以探讨在实际应用中对其进行合理的评估和处理。
通过研究，我们旨在提高金属材料拉伸试验数据的可靠性和准确性，为相关领域的工程设计和科学研究提供可靠的基础数据支撑。
我们还希望通过对不确定度分析的深入探讨，进一步理解金属材料的力学性能以及其受到的影响因素，为未来的材料研究和工程应用提供参考和指导。
通过本次研究，我们将对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行全面的分析和评估，为金属材料拉伸试验的实验方法和数据处理提供更为有效的指导和规范。
2. 正文2.1 金属材料拉伸试验原理金属材料拉伸试验是一种常用的材料力学试验方法，用于评估材料的拉伸性能。
在拉伸试验中，试样受到外部拉力作用，逐渐拉伸直至断裂。
通过测量试样的拉伸力和变形，可以获得材料的拉伸强度、屈服强度、延伸率等力学性能参数。
拉伸试验的基本原理是根据胡克定律，即拉伸力与试样上的应变成正比。
拉伸试验通常采用金属材料的标准试样，如圆柱形试样或矩形试样。
试样在测试机上夹持，施加一定速度的拉伸载荷，同时测量试样的拉伸力和伸长变形。
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
钢筋拉伸试验测量结果不确定度的评定与分析
大学水利水电工程专业，本科，学士，工程师。
素较多，为保证试验结果的可靠性，有必要对钢筋拉伸试验测量结果的不确定度进行研
专业方向：工程质量检测与鉴定。
究分析。试验通过对牌号HRB400C14的两个试样进行拉伸试验，对两个试样平均结果
的下屈服强度、抗拉强度和断后伸长率的不确定度进行计算与分析。
关键词：钢筋拉伸试验；不确定度；评定
验，依据先验概率分布计算器标准偏差
的分散性。误差是钢筋拉伸试验过程中
估计值的方法。
中常用的一个概念，其与测量结果紧密
rel
被测量的不确定度来给出。测量不确定
度用于描述测量结果的可疑程度：不确
定度越小，测量的可疑程度越小，测量水
平和质量越高[1]。钢筋原材是工程建设
过程中最常用的材料之一，其拉伸试验
是工程建设中原材料试验中最基本的试
评定哪些分量是重要的。测量模型往往
根据物理原理或实验方法确定，钢筋拉
urel ( S0 )
为原始横截面
面积 S0 的 B 类相对标准不确定度分项;
2
u (R ) 为
为 A 类相对标准不确定度分项；
钢筋拉伸试验过程
rel
依据《金属材料拉伸试验第 1 部分：
室 温 试》
（G B／T228.1—2010）对 牌 号
样品序号
钢筋直径 d
（mm）
抗拉强度 Rm
(MPa)
下屈服强度 REl
(MPa)
断后伸长率 A(%)
1
14.01
598
440
30.0
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4.1下屈服强度相对合成不确定度分项
浅析钢材拉伸试验结果测量不确定度评定
（ ３ ） 试 样 直径 的合 成标 准不 确 定 度为 ：
ｒ — — — — —— 一 ， —— — — — —— — — 一 ～
扪 ＝ 、 ／ ｊ １ 丕＝ 、 ／ ０ ． ０ ０ ５ ＋ ０ ． ０ ０ ５ ８ ＝ ０ ． ０ ０ ７ ７ （ ｉ Ｉ ｌ ｍ） （ ４ ） 试样直径测量值 ｄ ＝ １ ０ ． ０ ０ ｉ ｉ ｌ ｍ， 其相对标准 不 确定 度 为 ：
３ ． １ 截 面 积 的不 确 定 度分 量
的特性指标 ， 是测量质量 的重要标志。通过对钢材 抗 拉 强 度试 验 ， 对 测 量 不确 定 度 进 行 分 析 ， 建 立测 量 不 确 定度 的数 学 模 型 ，可 以 使 检 测 机构 技 术人 员很 快地 估 计 出强 度 不 确 定 度 ，更有 效 地 进 行 检 测 控制 。
Ｒ Ｆ ｓ ｏ ＝ ４ １ ， ｒ ｒ ｘ Ｆ ， ， ／ ｄ ｍ
／ ｘ ｓ ｏ ＝ 、 ／ 舶
￣ ｘ ／ ／ Ｏ ． ０ ０ ０ ８ ２ ＂ Ｉ － ０ ． ０ ０ ０ ８ ２＝ ０ ． １ １ ％
３ ． ２ 试 验 力的 不确 定 度分 量
根据 Ｓ Ｈ Ｔ ４ ６ ０ ５电液伺 服 万 能 试 验 机 检 定 证 书
件、 检测人员 、 检 测 方 法 的 缺 陷 等 因素 。对 于金 属 材料 抗 拉 强 度 的测定 ， 试 验 机 由微 机 控 制 精 度 、 灵 敏 度较 高 ，加 荷 速 度控 制 在 允许 范 围 内其 影 响可 忽 略不计 ； 另外 检 测 时 温度 变化 很 小可 忽 略不 计 。
（ 证书编号 Ｌ Ｌ Ｃ ８ ０ １ ０ ０ １ ８ ） 提供 ： Ｕ ＝ Ｏ ． ４ ％（ ｋ ＝ ２ ） ， 则其相 对 标 准不 确 定 度 为 ：
金属材料拉伸试验测量结果不确定度分析
金属材料拉伸试验测量结果不确定度分析金属材料拉伸试验是对金属材料力学性能进行评价的重要方法之一，而对拉伸试验测量结果的不确定度分析则是评价和提高测试数据可靠性的关键环节。
本文将对金属材料拉伸试验测量结果不确定度的分析进行探讨，以期提高对金属材料性能评价的准确性和可靠性。
1.1 实验设备的分辨率和精度拉伸试验的测量结果不确定度受到实验设备的分辨率和精度的影响。
拉伸试验机的载荷传感器和位移传感器的分辨率和精度，会直接影响到试验中测得的载荷和位移数据的准确性。
试样的尺寸测量、截面面积测量等实验设备的精度也会影响到拉伸试验测量结果的准确性。
1.2 试样制备和标定误差试样的几何形状和尺寸精度受到试样制备过程的影响，试样的几何尺寸测量精度和截面积计算误差等都会影响到拉伸试验测量结果的准确性。
试样的标定误差也会对拉伸试验测量结果的不确定度造成影响。
1.3 实验环境的影响实验环境的温度、湿度等因素会对实验设备和试样的性能产生影响，从而影响到拉伸试验测量结果的准确性。
在拉伸试验中需要对实验环境进行控制和记录，以降低实验环境对拉伸试验测量结果的不确定度产生的影响。
1.4 操作人员技能和操作误差操作人员的技能和经验直接影响到拉伸试验的操作质量，例如试样安装、负荷施加、位移测量等操作都需要操作人员具备一定的技能和经验，否则将会产生较大的操作误差，从而影响到拉伸试验测量结果的准确性。
在实际操作中需要对操作人员进行培训和监督，提高操作技能和减少操作误差的产生。
2.1 不确定度的类型拉伸试验测量结果的不确定度可以分为随机不确定度和系统不确定度两种类型。
随机不确定度是由于试样的不均匀性、试验设备的测量误差等造成的不确定度，而系统不确定度则是由于试验设备、试样制备和标定等方面的系统性误差所导致的不确定度。
对这两种类型的不确定度进行分析，可以全面评价拉伸试验测量结果的可靠性。
对拉伸试验测量结果的不确定度进行分析，可采用GUM(指导亚模型)方法和Monte Carlo模拟方法。
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 。
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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
发表时间：2018-10-15T16:57:22.290Z 来源：《防护工程》2018年第11期作者：易丽娜[导读] 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。
易丽娜
通标标准技术服务（上海）有限公司 201315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。
使用CMT-5205微机控制电子万能试验机，根据相应规范设定试验速率，开始进行拉伸试验，缓慢施加拉力拉伸试样直到断裂为止。
用分辨率0.01mm，量程（0~150）mm的数显游标卡尺测量试验样品的原始直径、断后直径、原始标距和断后标距，依据标准中的定义和公式计算抗拉强度和断后伸长率。
2.5 评定方法
根据文献[2]和文献[3]，对金属材料抗拉强度和断后伸长率的测量不确定度进行了评定。
由于测量不确定度通常由若干分量组成，因此每个分量均可用其概率分布的标准偏差估计值表征，即分量的标准不确定度。
通常根据在规定测量条件下测得的分量的一系列测得值采用统计分析给出标准不确定度的方法为A类评定；本报告中将采用贝塞尔公式法进行A类评定。
在重复性条件或复现性条件下对同一被测量独立重复观测n次，获得 n个测得值，被测量X的最佳估计值是n个独立测得值的算术平均值，按下列公式计算(文献[2], 4.3.2.2)：
结束语
测量不确定度是以传统误差理论为基础，发展完善出来的产物。
它是国际通行并在逐步发展的测量技术的重要概念。
由于测量不确定度能体现测量结果的质量，不确定度越小，其使用价值越高，表明实验室的测量数据的可靠性更高。
通过对不确定度的影响因素的分析，不但可以作为客户选择和评估实验室提供依据，也可以为实验室改进方法和改善设备的性能等方面提供输入。
参考文献:
[1]邓星临，力学性能测量不确定度评定中的几个问题[J]，物理测试，2006， 24，52-55.
[2]国家质量监督检验检疫总局,测量不确定度评定与表示JJF 1059.1-2012，北京，中国质检出版社，2013年.
[3]国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)，测量不确定度表示指南（GUM）ISO/IEC指南98-3：2008.
[4]国家质量监督检验检疫总局标准测力仪检定规程，JJG 144-2007.中国计量出版社.北京.2007年.
[5]国家质量监督检验检疫总局，万能试验机计算机数据采集系统评定 JJF 1103-2003 .
[6]国际标准化组织(ISO)，金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法ISO 6892-1:2016.
[7]中华人民共和国国家标准，金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T 228.1-2010，北京，中国标准出版社，2011年.
[8]中国合格评定国家认可委员会，测量不确定度的要求CNAS-CL07：2011，北京，中国合格评定国家认可委员会，2011年.
作者简介：易丽娜，女，1984.12.22-，技术主管，学士学位，中南林业科学大学，研究方向：计量测试。