举例2 鞋类钢勾心抗弯刚度测量不确定度的评定

︱388︱2017年8期浅谈钢筋抗拉强度测量结果的不确定度评定谢 科贵州钢绳股份有限公司检测中心，贵州 遵义 563000摘要：测量结果所具有的不确定度，主要用于对在复现性或是重复性的前提下所测量结果具有的分散性加以表示。

文章首先简明扼要的概括了钢筋抗拉强度和测量不确定度的定义，以及导致不确定度产生的因素，然后建立了数学模型并点明不确定度的传播律，接下来以A 类评定和B 类评定为依据对相应的不确定度分量加以评定，再以此为基础完成了对合成标准不确定度的计算工作，最后给出了钢筋抗拉强度测量不确定度的最终报告，供相关人员参考。

关键词：钢筋抗拉强度；测量结果；不确定度；评定中图分类号：TU755.3+2 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）08-0388-02 引言 对钢筋抗拉强度而言，不确定度所包括的内容主要有数值修约、钢筋公称直径、拉力测量、压力机的量程、加荷速率以及环境的温度与湿度等，由此可以看出，针对不确定度所开展的测量工作，从本质上来说与数据的测量之间存在着无法割裂的密切联系。

但目前为止仍旧存在部分人员没有对该项评定工作具有的重要性引起重视，导致工作效率无法得到有效提升，因此，以“钢筋抗拉强度不确定度评定”为中心，展开系统、深入的探索是非常有必要的。

1 钢筋抗拉强度和测量不确定度的概述 1.1 钢筋抗拉强度 钢筋抗拉强度指的是以所规定的加荷速率为前提，将钢筋拉伸在过程中产生的最大力与钢筋公称面积相除，最终得出的数值。

本试验所处环境为25℃，所应用试验机为数显全自动微机控制万能试验机，试验所用热轧带肋钢筋的公称直径为Φ25。

1.2 测量不确定度测量不确定度指的是对被测值所具有分散性和测量结果进行联系的参数。

1.3 导致不确定度产生的因素第一点，对被测量定义进行实现的方法存在不足；第二点，被测量定义存在不完善或是不完整的问题；第三点，在对模拟仪器进行读数的过程中存在人为的偏移问题；第四点，计量标准所赋予的值以及标准物质所赋予的值缺乏应有的准确性；第五点，所应用测量仪器在鉴别力或是分辨力方面存在不足；第六点，在数据计算过程中所引用常量和参量缺乏应有的准确性；第七点，测量所对应程序与方法之间存在假定性以及近似性；第八点，在表面完全相同的前提下，被测量的重复观测值出现一定变化；第九点，所选择样品不具有代表性，也就是说用于试验的样品无法代替所定义物品完成测量工作；第十点，工作人员无法准确认识环境给测量过程带来的影响，或认知存在偏差，或对测量环境的条件无法进行精准控制。

4 不确定度评定举例 （一） 端度规校准1． 概述在比较仪上，对标准端度规和受校准的端度规进行比较，求出两端度规的长度差值，考虑到长度的温度修正，由标准端度规的已知长度，求出受校准端度规的长度。

2． 原理一个名义值50mm 的被校准端度规，将它与同名义长度的已知标准端度规比较，就可求出被校准端度规的长度。

两端度规直接比较的输出是长度差式中：l ：受校端度规在20~C 时的长度；ls ：标准度规在20~C 时的长度(由标准端度规的校准证书给出)： α、αs ：受校与标准规的温度热膨胀系数； θ、θs ：受校与标准规的温度与20℃的温度偏差。

于是：记受校与标准端度规温差sθθδθ-=。

记受校与标准端度热膨胀系数差s ααδα-=则3．不确定度评定：注意到ls ，d ，α，θ，δα，δθ无关，且δα，δθ期望为0。

而于是：(1)标准的校准不确定度校准证书中给出，标准的展伸不确定度U=0.075um ，并说它按包含因子k=3而得，故标准不确定度校准证书指出，它的自由度18)( s l v于是：(2)测量长度差的不确定度测量两规长度差的实验标准差，通过独立重覆观测25次的变化性而得为13nm ，其自由度为25-1=24。

本例比较中，作5次重复观测并采用平均值，平均值的标准不确定度及自由度于是：(3)比较仪偶然效应比较仪检定证书说明，由偶然误差引起的不确定度为0.01um，它由6次重复测量，置水准95％而得，由t分布临界值，t0.95(5)=2.57，故于是：(4)比较仪系统效应比较仪检定证书给出，由系统误差引起的不确定度为0.02um(3水准)，故它可以认为具25%可靠，于是其自由度8%)25(2/1)(2==v d v于是：(5)膨胀系统差的不确定度按均匀分布变化，故它具10％可靠，于是：因(6)规间温差的不确定度标准及被校规应有相同温度，但温差却以等概率落于估计区间-0.05℃至+0.05内任何处，由均匀分布知标准不确定度它具50％可靠，故又不确定度表如下：以上分量无关，合成标准不确定度其自由度在置信水准P=0.99时t0.99(16)=2.92。

关键词:测量不确定度;钢材力学性能检验;应用这几年来，随着我国社会经济的飞速发展，科学技术水平也得到提升，相应的产品科技含量和性能也变得越来越高，这就对相应的检测技术提出了更高要求，要采取有效地技术手段来对产品进行检测，其中测量不确定度就是对检测结果质量的一种定量表征，检测结果质量越低，说明水平越低，所以测量不确定度在钢材力学检测中的应用具有现实意义。

一、测量不确定度的来源测量不确定的来源主要有以下几点［1］。

第一，被测量对象。

被测量对象主要指接受测量的特定量值，简单来讲，就是对相应的钢材进行特定量值的测量，当然这也是需要对测量对象全面理解的前提基础上展开，因为如果对其定义不明确，是会造成测量结果产生误差的。

第二，测量设备。

测量设备主要是指，检测过程中所使用的设备工具，这也是测量人员需要充分考虑的因素，因为测量仪器也会对最终测量结果造成误伤。

第三，测量环境。

测量环境大多数是指实验环境条件，它也会影响钢材测量最终的结果。

第四，测量人员。

测量人员经验、技术水平、工作态度，也需要我们充分考虑在其中。

第五，测量方法。

测量方法的正确与否，也将影响着最终的测量结果，因此要采取合理测量方法对钢材力学性能检验。

二、测量不确定度的分类测量不确定度主要有以下类别。

第一类别，1A类别不确定度，其主要是指对同一个钢材进行多次重复测量，但最终所得的结果却存在着差异性，一般情况下，我们主要是围绕钢材测量列的算术平均值来评定结果，通过测量数据可以了解到，测量列中单次测量所获得的数据往往是不可靠性的，所以通常会运用贝塞尔公式计算，以此来提高测量数据结果的可靠性，这也是1A类评定不确定度的特点。

第二类别，2B类不确定度，在对钢材力学性能检验过程中，是不能够取得观测列并做统计分析的，当然也会由于时间不够、资源不足而难以获得，所以我们就需要根据有关数据信息资料，对钢材进行科学、合理地判断和评估。

三、在钢材力学性能检验中测量不确定度应用的必要性(一)钢材表面检验工作的开展过程中应用测量不确定度的必要性在对钢材进行质量检验的过程中，产品的外形尺寸是一个十分重要的检验部分，例如，在针对钢管类产品进行外形检验的过程中，定尺长度、外径、椭圆度、壁厚都是重要的检验指标。

丈量不确立度评定实例一．体积丈量不确立度计算1.丈量方法直接丈量圆柱体的直径 D 和高度 h，由函数关系是计算出圆柱体的体积v D 2 4由分度值为 0.01mm 的测微仪重复 6 次丈量直径 D 和高度 h，测得数据见下表。

表：丈量数据i123456D i / mmh i / mm计算： D 10.080 mm，h 10.110 mmV D2 h 806.8 mm3 42.不确立度评定剖析丈量方法可知，体积 V 的丈量不确立度影响要素主要有直径和高度的重复丈量惹起的不确立度 u1， u2和测微仪示值偏差惹起的不确立度 u3。

剖析其特色，可知不确立度 u1，u2应采纳A类评定方法，而不确立度 u3采纳B类评定方法。

①.直径 D 的重复性丈量惹起的不确立度重量直径 D 的 6 次丈量均匀值的标准差：s D0.0048 mm直径 D 偏差传达系数：V D hD2直径 D 的重复性丈量惹起的不确立度重量：u1V3 D② .高度 h 的重复性丈量惹起的不确立度重量高度 h 的 6 次丈量均匀值的标准差：s h 0.0026 mm高度 h 的偏差传达系数：V D 2h4高度 h 的重复性丈量惹起的不确立度重量：u2V3 h③测微仪示值偏差惹起的不确立度重量由说明书获取测微仪的示值偏差范围0.005mm ，按均匀散布，示值的标准不确立度u q3由示值偏差惹起的直径丈量的不确立度u3D Vu q D由示值偏差惹起的高度丈量的不确立度u3hVu qh由示值偏差惹起的体积丈量的不确立度重量221.04 mm 3u 3u3 Du3h3. 合成不确立度评定u c u 12u 22u 321.3 mm 34. 扩展不确立度评定当置信因子 k 3时，体积丈量的扩展不确立度为U ku c 3 1.3 3.9 mm 35．体积丈量结果报告V V U806.8 3.9 mm 3考虑到有效数字的观点，体积丈量的结果应为V807 4 mm 3二．伏安法电阻丈量不确立度计算1.丈量方法：经过丈量电阻两头电压和所经过的电流，计算被测电阻。

测量不确定度评定方法与步骤一、测量不确定度评定资料名称资料名称为：XXXXX 测量结果不确定度评定其中“XXXXX ”表示被测量对象的名称（仪器的名称或参数的名称）。

如：被测量对象为普通压力表，测量方式为检定，则资料名称为：普通压力表检定结果不确定度评定；又如，被测量对象为光谱分析仪，测量方式为校准，则资料名称为：光谱分析仪校准结果不确定度评定；再如，被测量对象为XXX 工件内尺寸，测量方式为直接测量，则资料名称为：XXX 工件内尺寸测量结果不确定度评定。

二、评定步骤1．测量方法与测量数学模型 1.1测量方法当测量是按照相关的规程、规范或标准进行时，测量方法的描述为：依据XXX 规程、规范或标准的规定进行测量；当测量无直接相关的规程、规范或标准作依据，即按相应的测量操作进行测量时，测量方法的描述应简述操作的方法。

1.2测量数学模型1.2.1直接测量数学模型当被测对象的量值即是测量仪器的读数的情况（直接绝对测量），测量数学模型为：x y = （y 表示被测量值，x 表示测量仪器的读数）当被测对象的是求取测量误差的情况（直接相对测量），测量数学模型为：s x x e -= （e 表示示值误差，x 表示被检定或校准的设备的读数，s x 表示检定或校准所用的测量标准设备的读数。

一般检定或校准所用的测量标准设备的读数应在不改变的情况下进行比较测量）1.2.2间接测量数学模型当测量是按照相关的规程、规范或标准进行时，应原式引入规程、规范或标准上给出的被测量的计算公式；当测量无直接相关的规程、规范或标准作依据时，应使用相应的计算公式，如：长方形的面积 b a A ⨯= ； 电流强度 RU i =2．最佳测量值最佳测量值即是将各输入分量的平均值带入测量数学模型后计算并修约得到的结果。

如测量数学模型：),,,(21N x x x f y = 先计算得到各个输入分量的平均值，?=i x带入测量数学模型后计算得到： ?),,,(21==N x x x f y3．方差及灵敏系数3.1方差（依据测量数学模型写出方差）3.1.1当各输入量之间相互独立（即不相关的情况），对任意的测量数学模型，方差形式均为：)()()(222i iC x u x f y u ∑∂∂=（)(y u C 表示被测量y 的合成标准不确定度） 特别地，当测量数学模型形如N pN ppx x Cx y 2121=时，方差可写成相对合成式：2.2.)]([)(i rel i i rel C x u p y u ∑=3.1.2当各输入量之间相互不独立（即不相关的情况），对任意的测量数学模型，方差（包含协方差）形式为： ),(2)()()(222j i ji i iC x x u x fx f x ux fy u ∂∂∂∂+∂∂=∑∑∑其中：协方差)()(),(),(j i j i j i x u x u x x r x x u = 式中),(j i x x r 为输入量i x 和j x 之间的相关系数，其绝对值小于或等于1 。

钢直尺测量结果的不确定度评定1 概述1.1 测量依据：JJG 1 -1999 《钢直尺检定规程》。

1.2 测量环境条件：温度（20±5）℃，平衡时间不少于2h 。

1.3 测量标准：三等标准金属线纹尺，其各点最大允许示值误差为±0.026mm 。

1.4 被测对象：钢直尺，1000mm 钢直尺最大允许示值误差为±0.20mm 。

1.5 测量方法：测量时将放置在检定台上的钢直尺和三等标准金属线纹尺调至平行，并使两尺的首端（零位）对准，然后在三等标准金属线纹尺上直接读出被测尺的示值误差。

2 数学模型 △L =△e式中：△L ——钢直尺的示值误差；△e ——1000mm 钢直尺在三等标准金属线纹尺上对应的偏差读数值。

3 不确定度传播率)(26)()()()()()(625225422432232222122122e e e e e e e u c u c u c u c u c u c u u c ∆+∆+∆+∆+∆+∆=∆=式中，灵敏系数为1。

4 4 标准不确定度评定4.1 测量时估读误差引入的不确定度分量)(1e u ∆，用B 类标准不确定度评定。

一般估读误差为±0.04mm ，包含因子3为k ，由于一次测量带有两次人眼分辨率误差，故 mm mm e u 016.03/2204.0)(1≈⨯=∆4.2 三等标准金属线纹尺示值误差引入的不确定度分量)(2e u ∆，用B 类标准不确定度评定。

根据检定证书，三等标准金属线纹尺各点最大允许示值误差为±0.026mm ，半宽a 为0.026mm ；认为其服从均匀分布，包含因子3为k ，则：mm mm e u 015.03/026.0)(2≈=∆4.3两者线膨胀系数不同，当温度偏离标准温度20℃时引入的不确定度分量)(3e u ∆，用B 类标准不确定度评定。

钢直尺的线膨胀系数为（11.5±1）×10-6/℃，而三等标准金属线纹尺的线膨胀系数为（16.5±1）×10-6/℃，两者线膨胀系数中心值之差/100.56-⨯=∆a ℃，t ∆在半宽a 为2℃范围内服从均匀分布，包含因子3取k ，L 以1000mm 代入，得 mm a a L e u 006.03/)(3≈∆⨯⨯=∆4.4 三等标准金属线纹尺和钢直尺线膨胀系数都存在不确定度，当温度偏离标准温度20℃时引入的不确定度分量)(4e u ∆，用B 类标准不确定度评定。

钢筋抗拉强度检测的不确定度评定摘要：钢筋抗拉强度检测是建筑工程实体检测的关键环节，其质量的好坏直接影响到钢筋在应用过程中的安全性。

为此，本文通过介绍不确定度的概念，重点采用数学模型的方式探讨了不确定度评定在钢筋抗拉强度检测中的应用，并提出一些个人见解，以供实践参考。

关键词：钢筋；抗拉强度；不确定度；数学模型随着我国城市进程的不断加快，城市建筑规模得到进一步的扩大，各种各类的钢筋混凝土建筑工程数量日益增加，对钢筋混凝土结构的质量也提出了更高的要求。

钢筋是建筑工程常用的建筑材料，在城市建筑行业中有着非常广泛的应用。

抗拉强度是检测钢筋质量的一个重要指标，近年来备受业界人士的关注。

钢筋抗拉强度对建筑工程整体的质量安全有着较大的影响，并且也关系到消费者人身、财产的安全。

目前，国内许多省市质量监督部门开展钢筋材料的监督抽查，发现许多钢筋抗拉强度并不符合建筑工程的需要，且检测结果的误差也比较大。

因此，如何做好钢筋抗拉强度的检测工作就成为质检部门亟待解决的问题。

1钢筋抗拉强度检测的误差及不确定度的概念不确定度的定义是指在统计控制状态下对被测量值进行数次随机检测，对被测量物体的得出数值分散性予以科学地表达。

我们得出的测量结果往往不是一个定值，而是在分散性这一量值区间出现。

这个量值区间根据一个适用概率包含可能得到的所有测量结果，并且对于测量结果存在的区间，测量不确定度和测量值能够相互弥补，对其进行表征。

钢筋抗拉强度检测的试验方法依据GB/T 228.1-2010金属材料室温拉伸试验方法和GB1499.2-2007钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，检测原理为钢筋试样的圆形横截面受到抗拉强度的牵拉直至断裂，此时用拉伸过程中产生的最大力与横截面积相除。

检测的环境条件，一般在10℃～35℃室温下进行，本次试验温度为（23±5）℃。

在上述环境条件下，将万能材料试验机调节到相应速度，然后对钢筋产生相应的拉力，直至钢筋断裂，根据钢筋断裂时所受的拉力便能够计算出试样的抗拉强度。

勾心抗弯刚度测试中影响数据准确性的因素摘要：本文讨论了鞋类钢勾心纵向抗弯刚度试验中除去设备本身不确定度造成的误差之外的其他造成的勾心纵向刚度结果值不准确的因素。

本文通过对百分表精确度、弯曲力臂的长度和勾心抗弯刚度测试仪前夹具的结构对夹持的影响等方面讨论了影响钢勾心纵向抗弯刚度数据准确性的部分因素。

关键词：钢勾心纵向抗弯刚度影响数据1 引言钢勾心是皮鞋产品中的重要组成部分，几乎所有的中高跟鞋类产品中均有钢勾心产品。

通常我们认为皮鞋勾心起着皮鞋前掌着力点和鞋后跟中心这两个基点间的桥梁作用[1]。

勾心产品的选择错误极易造成鞋类产品的不舒适、不易穿着或崴脚等现象。

自1987年我国颁布鞋类勾心标准以来，钢勾心性能一直是作为皮鞋产品中一项重要的安全性能指标存在。

2012年8月实施的钢勾心的GB 20811-2011《鞋类钢勾心》[2]将原有的推荐性标准升级为强制性标准，更突显其重要性。

在GB 28011-2011标准中以鞋类钢勾心的纵向抗弯刚度指标变化提升最为明显。

这对于钢勾心纵向刚度的测试精确度提出了更高的要求，因此对钢勾心纵向刚度测试方法中存在的影响数据准确性的因素也最值得我们研究和探讨。

2 影响数据的因素2.1 百分表精确度的影响表中数据2为数据1的a1值+0.01mm所计算的勾心纵向抗弯刚度。

由表中所列的结果不难看出当勾心挠度值越小，位移测量精度对于勾心纵向抗弯刚度的最终结果影响越大。

百分表在测量过程中会因为数据处理的关系使得0.001mm 的互差导致读数相差0.01mm。

从而对结果产生影响。

由表中数据可见当勾心抗弯刚度值>1200 kN·mm2以上时百分表的读取精度对最终结果值的影响越加明显。

2.2 测量位置选择的影响由表2中的数据可以推测钢勾心作为一段不规则的弧形弹性体在不同的位置所得到的纵向抗弯值也不同。

同时由于勾心本身构造的不规则使得其纵向抗弯刚度值并不按一定的规律增大或者减小，QB/T 1813-2000标准中对于力臂长度的描述仅要求夹持在勾心的前端部，并未明确其精确度。