热轧带肋钢筋抗拉强度测量结果不确定度的评定

热轧带肋钢筋的抗拉强度测量不确定度评定摘要：通过对热轧带肋钢筋的抗拉强度测量结果的误差分析，阐述钢筋抗拉强度测量时不确定度的来源因素，依据GB/T 1499.2-2018和JJF 1059.1-2012标准下，使用微机控制电液伺服万能试验机，对钢筋抗拉强度测量结果的不确定度进行详细的评定，计算钢筋抗拉强度测量的不确定度评定结果。

结果表明：钢筋抗拉强度测量结果为：取包含因子k=2, X=（435.6±6.12）Mpa。

关键词：热轧带肋钢筋，抗拉强度，不确定度，万能试验机Uncertainty Assessment of Measurement of the Hot rolled ribbedbars tensile strengthLi Zhao Tian* Du Chang（Jiang xi Provincial Product Quality Supervision Testing College，jiang xi,Nanchang 30029）Abstract:Through the error analysis of tensile strength measurement result of Hot rolled ribbed bars, the source factors in the uncertainty of tensile strength measurement were expounded. According to GB/T 1499.2-2018and JJF 1059.1-2012 standard, the measurement result in uncertainty of Hot rolled ribbed bars tensile strength was detailedly evaluated by use of universal tester. the measurement evaluation result in uncertainty of Hot rolled ribbed bars tensile strength was calculated.The results show that the measurement result of Hot rolled ribbed bars tensile strength X was（435.6±6.12）Mpa，and the coverage factor k was 2.Keywords: Hot rolled ribbed bars, ensile strength,uncertainty , universal tester热轧带肋钢筋以优良强度和焊接性能作为工民建筑和道路桥梁等混凝土工程的产品，抗拉强度是热轧带肋钢筋最基本的检测项目之一，通过检测初步了解其力学性能及其产品质量情况。

钢筋抗拉强度测量不确定度的评定方法作者：侯长辉来源：《江苏商报·建筑界》2013年第17期摘要：测量不确定度的评定现在已逐步校准实验室得到广泛的应用，而在检测实验室的应用相对薄弱，本文结合工作实际情况，根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度的评定与表示》方法要求，对检测实验室的常规项目钢筋抗拉强度测量不确定度进行了评定。

关键词：测量不确定度；钢筋抗拉强度；评定中图分类号：TU511.3+21978年国际计量局提出了实验不确定度表示建议书INC-1。

1993年国际组织的重要权威文献《测量不确定度表示指南》得到了BIPM、OIML、ISO、IEC、IUPAC、IUPAP、IFCC七个国际组织的批准，并由ISO出版。

中国也已于1999年颁布了与之兼容的测量不确定度评定与表示计量技术规范。

在国际检测和校准领域，相关国际组织逐步推行测量不确定度的评定方法，作为一种更科学有效的表征方式取代了以前普遍采用的测量误差评定方式。

相关标准规范对测量不确定度和误差的定义分别为：测量不确定度是指根据所用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数[JJF 1001-2011，5.18]；而在GUM中的定义是表征合理的赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数[ISO/IEC GUIDE 98-3：2008 测量不确定度第3部分：测量不确定度表示指南（简称GUM）]；测量误差是指测得的量值减去参考值[JJF 1001-2011，5.3]，测量不确定度是一个完全可以操作的最新定义，将测量结果的分量标准不确定度分为A 类或B类进行评定，它们合成后即可得合成标准不确定度，再乘以相应的包含因子得到扩展不确定度，于是表征测量结果的参数——不确定度即可求出。

在此根据工程检测试验室的具体情况，作为常规项目，选择钢筋抗拉强度的测量不确定度进行评定。

依据GB 228.1-2010《金属拉伸试验方法》、GB 1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》，选用WE-300型万能材料试验机对HRB335公称直径Φ20的热轧带肋钢筋进行拉伸试验，以试验标准要求的速度施加荷载，将试样拉伸至断裂，试样拉断过程中最大力所对应的应力即为钢筋的抗拉强度。

钢筋抗拉强度试验的不确定度的评定15.3.1 范围适用于公路工程用钢筋抗拉强度试验的不确定度的评定与表示。

15.3.2 引用文献《JJF1059-1999测量不确定度的评定与表示》《GB1597.2-2007钢筋混凝土用钢 第二部分 热轧带肋钢筋》《GB1597.1-2008钢筋混凝土用钢 第一部分 光圆钢筋》《GB/T228-2002金属材料 室温拉伸试验方法》《GB/T4338-2006金属材料 高温拉伸试验方法》15.3.3 数学模型Rm=F/A=4F/πd 2Rm —拉伸强度 MPaA —試件的截面积 ㎜ 2D —試件直径 ㎜F —拉力 N15.3.4 不确定度的计算模型U 2（Rm ）= U 2（F ）+4 U 2（D ）+∑==ni i 1（Xi ）2 15.3.5 求相对不确定度分量U （D ）15.3.5.1求相对不确定度分量U （D ）以均匀分布估计,取K=3,按照直径最大允许误差△d 进行计算:U （d ）=△d/K=△d/3相对不确定度为：U （D ）= U （d ）/d*100表15.3.5.115.3.5.2拉力F 的测量不确定度U （F ）15.3.5.2.1试验机示值误差的不确定度U 1（F ）由于仪器使用说明书为给出置信概率,取K=2U 1（F ）=1%/K=0.5%15.3.5.2.2试验机的校准不确定度U 2（F ）这是由上级校准产生的不确定度,校准证书未给出置信概率,取K=2 U 2（F ）=0.2%/K=0.1%15.3.5.2.3试验机人工读数产生的不确定度U 3（F ）人工读数可以估计到最小刻度的5分之1,读数误差按照均匀分布,取K= 3U 3（F ）=F1003/5/min)Y *（ Y （min ）-----试验机的最小刻度值（kN ）F -----对应的屈服拉力和极限拉力（kN ）合成U （F ）=)(U )F (U )F (U 232221F ++15.3.5.3 钢筋不均匀的不确定度U （X1）取正态分布,K=2 根据经验估计,可能出现不均匀的极值为1%U （X1）=1%/K=0.5%15.3.5.4 由加荷不均匀引起的不确定度U （2）取正态分布,K=2 根据经验估计,可能影响的极值为1%U （X2）=1%/K=0.5%15.3.5.5 由温度波动引起的不确定度U （X3）取正态分布,K=2 因为没有F---T 相关曲线,根据经验估计,可能影响的极值为0.3%U （X3）=0.3%/K=0.15%15.3.5.6 由其它因素引起的不确定度U （X4）以上5个因素是主要的,所以取U （X4）=0.1%15.3.6 合成标准不确定度U （R ）=）（）（）（）（）（）（X4U 3X U 2X U X1U D 4U F U 322222+++++15.3.7 扩展不确定度取包含因子K=2U=K*U （R ）=2*U （R ）15.3.8 测量结果报告R /m=Rm ±U。

钢筋抗拉强度测量不确定度评定报告根据CNA S —CL01:2006《检测和校准实验室能力认可准则》、CNA S —GL05《测量不确定度要求的实施指南》、JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》结合本单位管理体系相关要求，按照测量不确定度的评定程序，尽量找出对结果有影响的不确定度分量，将不确定度控制在符合检测标准范围内。

采用直径25mm 的热轧带肋钢筋按照《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》GB/T228.1-2010标准进行抗拉强度试验。

室温控制在24℃；相对湿度42%；极限拉力为305.38kN 。

测量不确定度评定如下： 一、测量原理金属拉伸试件截面积为圆形，面积通过游标卡尺测量其直径计算求的，极限拉力值通过用材料试验机拉伸试件至破坏获得。

抗拉强度以极限拉力值除以原始横截面积表示。

根据经验，温度和应变率对测量结果的影响很小，可忽略不计。

二、学模型24.b F FA d σ==δπ 式中，b σ——抗拉强度F ——极限拉力 A ——试件原始截面积 d ——试件直径δ——数值修约的影响因子 按照相对不确定度表示，得：2222222b ()()(2)()()()4()()crel rel rel rel rel rel rel u u F u d u u F u d u σ=+-+δ=++δ三、测量不确定度分量1、直径测量引入的不确定度分量，直径测量的不确定度有两部分组成，游标卡尺的误差导致的不确定度和人员读数误差导致的不确定度。

（1）游标卡尺的误差导致的不确定度，crel u ()d试验用150mm/0.02mm 的游标卡尺，如最大允许误差为±0.02mm ，以矩形分 布估计，则:1()0.012a u d mm k === 1()0.012()0.048%25rel u d u d d == （2）人员读数误差引入的不确定度， 2()rel u d游标卡尺的分辨力为0.02mm ，读数误差限为0.02mm ，可认为误差绝对值为 0.01mm 以矩形.分布佑计，则:2()0.0058a u d mm k === 22()0.058()0.023%25rel u d u d d === 两者的合成标准不确定度为：()0.053%rel u d === 2、极限拉力的测量不确定度，()rel u F极限拉力的不确定度由仪器的校准（检定）不确定度、仪器的测量不确定度和人员读书不确定度三部分组成。

︱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。

混凝土用热轧带肋钢筋抗拉强度的不确定度评定作业指导书一、被测对象：2 根规格型号为HRB400，公称直径Φ20，长度400mm 的钢筋混凝土用热扎带肋钢筋（以下简称钢筋）；二、检测参数：抗拉强度三、依据标准：依据《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T228.1-2010 进行测试，依据《钢筋混凝土用钢第二部分热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007 进行评价。

四、测试过程：在室温（10℃～35℃）条件下，用游标卡尺测量钢筋的内径，其偏差均在允许范围（±0.5mm）内。

然后用钢筋打点机在钢筋上打标距，用游标卡尺测量钢筋的原始标距L0，将钢筋固定在检定合格的万能试验机（量程为300kN 的，精度为I 级）上，在规定的加荷速率下，对钢筋施加轴向拉力直至钢筋被拉断。

测试钢筋被拉至断裂过程的最大力F，并通过计m（精确至1MPa），然后修约至5MPa。

算得到钢筋的抗拉强度Rm五、以往资料：以前曾对该厂生产的同类型的钢筋进行过12 次重复测量，其抗拉强度分别为：636、631、643、646、638、642、634、635、648、640、637、646（MPa）。

六、检测结果及符合性判定：两根钢筋的抗拉强度分别为：636MPa、642MPa，修约后均为640MPa，满足标准不小于540MPa 的要求。

七、评定要求：对两根钢筋的抗拉强度检测结果的不确定度进行评定。

八、被测量的测量模型根据GB/T 228.1-2010 标准，钢筋抗拉强度按式A-1 计算。

为钢筋拉断时的最大拉力即极限荷载式中：Fm为钢筋的公称面积S九、被测量的不确定度来源的分析由上述分析可以看出，钢筋抗拉强度的不确定度主要来源于极限荷载的测量带来的不确定度、公称面积带来的不确定度，样品的不均匀性（重复性测量）带来的不确定度以及对结果的修约带来的不确定度。

十、各输入量不确定度分量及标准不确定度的计算10.1 影响极限荷载的不确定度分量及标准不确定度根据测量过程可以看出，影响极限荷载的不确定度主要有：拉力试验机的准确性带来的不确定度（按照实际可以分为检定和校准）、拉力试验机的分辨力带来的不确定度、拉伸速率带来的不确定度、环境温度带来的不确定度、人员操作带来的不确定度分量。

热轧带肋钢筋拉伸性能测量不确定度直接评定2019年第1期新疆钢铁总113期热轧带肋钢筋拉伸性能测量不确定度直接评定卜玲丽王勇(宝钢集团八钢公司制造管理部)摘要:根据国家JJF1059—2019(~tJ量不确定度评定与表示》的技术规范应用于热轧带肋钢筋的拉伸性能的测量不确定度评定,我们采用直接评定法,解决了金属材料拉伸性能试验的测量不确定度的评定.关键词:热轧带肋钢筋;拉伸性能;测量不确定度评定中图分类号:TG115.5文献标识码:A文章编号:1672--4224(2019)01---0011_-05 ImmediateEvaluationMethodofMeasurementUncertaintyonthe TensileProperiesoftheHotRolledRibbedBarsBULing-li,WangYong(ManufacturingManagementDepartment,BayiIron&SteelCo.,BaosteelGroup) Abstract:AccordingtoJJF1059——2019(Evaluationofmeasurementuncertaintyandmean)andthetechnicalspecifi——cationapplytomeasurethetensilepropertyofthehotrolledribbedsteelbarsandassesstheeval uationofmeasurementuncertainty.Weusedimmediateevaluationmethodtosolvetheevaluationofmeasurementu ncertaintyofmetallicmateri-al'stensileproperty.Keywords:hotroHedribbedsteelbars;tensileproperty;evaluationofmeasurementuncertai nty1前言钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的拉伸性能是非常重要的考核指标.根据JJF1059—2019技术规范采用直接评定法,在实验条件明确的基础上,建立由检测参数实验原理所给出的数学模型,然后按照检测方法和试验条件对测量不确定度的来源进行分析,找出主要来源,以此求出各标准不确定度,根据它们之间的相关性进行合成,最终得到合成不确定度,给出评定结果.2测量方法书给出为I级试验机.被测对象:HRB335热轧带肋钢筋,公称直径14mm,检测下屈服强度R也,抗拉强度和断后伸长率A.测量过程:根据GB/T228--2019,在规定环境条件下(包括万能试验机处于受控状态),选用试验机的300kN量程对试样在标准规定的加载速率下,对试样施加轴向拉力,测试其试样的下屈服力和最大力,用划线机和游标卡尺分别给出原始标距并测量出断后标距,最后通过计算得到,抗拉强度R和断后伸长率A.依据GB/T228—2019《金属拉伸试验方法》.3建-Or数学模型依据:JJFo59一999《测量不确定度评定根据GB厂I'228—2019标准:镰温度10度波动<2~C/h,R荨环境条件:温度～35℃,温度波动,r,屈服强发:—实验WE16'相00验机,检定证抗拉强度:蚤=测量标准:一型液压万能试验机,检定证～一一一'一5n7rd2联系人:玲丽,女,4l岁,本科,钢铁分析工程师,乌鲁木齐(830022)宝钢集团八钢公司制造部理化检测中心E-mail:zh-p-y@163.tom.(1)(2)2019年第1期新疆钢铁总113期断后伸长率:A:×100%(3)式中,,,『__一分别为下屈服力和最大力,N;5卜—一试样平行长度的原始横截面积,mm;d一试样平行长度的直径,mm;￡——试样原始标距,mm;Ll——试样拉断后的标距均值,mm.3.1测量不确定度来源分析根据JJF1059—2019《测量不确定度评定与表示》理化检验工作,对于由于采用固定偏差,所使用的仪器设备和数值修约带来的不确定度分量,往往使用B类评定方法进行评定,而在重复性条件下的进行测量产生的数值不稳定观测值和数列必须使用统计分析的方法采用A类评定方法.经分析,钢筋拉伸试验的测量不确定度的主要来源有:钢筋直径允许偏差所引起的不确定度分量u(d);试验力值测量所引起的不确定度分量u)和U(Fd;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(和u(_).试验力值测量所引起的不确定度分量中包括了试验人员操作技能重现12性,试样夹持,试验机拉伸速率控制,材质不均匀性等和测量设备或量具误差带来的不确定,还有数值修约带来的不确定度分量.3.2标准不确定度分量的评定(1)钢筋直径允许偏差所引起的不确定度分量.在钢筋的拉伸试验中,钢筋的直径是采用公称直径,根据GB1499.2—2019<钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》不同的公称直径允许有不同的偏差,其间的概率服从均匀分布,引入的标准不确定度采用B类方法评定:ufd1=a/k=O.4/x/3=0.283mm公称直径14mm,允许偏差为±0.4mm其相对不确定度:(d)=(d)/lI=0.283/14=2.02%(2)试验力值所引起的不确定度分量的评定.试验人员操作技能重现性,试样夹持,试验机拉伸速率控制,材质不均匀性,数值修约等,将所有与试验,操作相关部分引入的不确定度采用A类不确定度评定.下屈服力读数数据及计算见表1.表1下屈服力读数数据及计算人数j检测数据j!望墨_-F日总平均值Sj0.645o.5000.5000.6290.2500.2890.0000.479o.500o.645O.6290.479o.6290.0000.4790.4080.5770.6450.2890.577040OO66666∞叭的的66的6的62430●O2O昏66666∞明66的6叭的叭的6 4430●O昏昏缸66吼6∞∞66的6∞∞66 555乱矾甜吼∞∞∞叭∞吼23456789nM"加2019年第1期新疆钢铁总113期最大力示值数据及计算见表2.表2最大力示值数据及计算为了求得高可靠度的合并样本标准偏差sp,先对合并样本标准偏差进行判定.屈服强度的合并样本标准差:,FoL=-()_676kN抗拉强度的合并样本标准差:Fm=,/×6_85585kN屈服强度的标准差数列的标准差:AR(5)=-o-99kN估,n(s)o.276kNn(5)<估,R(5)'抗拉强度的标准差数列的标准差:(S)=:v,lxo~.=o.195kN,如(5):::0.239kN,/2(n-1J,/2(4—1)n(5)<估,(5)从以上m组测量列的各个标准差相差不大,这表明测量状态稳定.而实际测定中是单次测定值为最终测定值,所以采用单次合并标准标准偏差:S~ol=Sin==1.37kN0.65kN因此,其测定相对不确定度分量为:(FoL1)=(FeL1)/I『=1.37/61.2=2.24%M(Fm1)=(1)/JI:0.65/86.3=0.750%(3)试验机示值误差引起的标准不确定度分量(试验机检定为I级即其示值误差为±l%1耐()=耐(j)=cr/k=1%/1/丁=0.577%(4)标准测力仪引人的标准不确定度分量(试验机是借助于0.3级标准测力仪校准的,该校准源132019年第1期新疆钢铁总113期的不确定度为0.3%,置信因子为2.(L3)=()=0.3%/2=0.15%(5)试验人员操作技能重现性,试样夹持,试验机拉伸速率控制,材质不均匀性,试验机示值误差, 标准测力仪校准源所引起的相对不确定度分量耐(R)=V=,/0.0224+0.00577+0.0015=2_32%d(Fm)=,/1)+((=V'0.0750+0.00577+0.0015=0.958%(6)试样原始标距测量所引起的标准不确定度分量u(试样采用标点机一次性标记,标点机计量检定合格,极限误差为±0.5%,服从均匀分布,(=O.5%/,/=0.289%(7)试样断后标距长度测量所引起的标准不确定度分量u(L】)断后标距测量数据见表3.表3断后标距测量数据延伸率的合并样本标准差:S,=,1V亩×4.63=0.481mm延伸率的标准差数列的标准差:(5)==-o.?94mm估,(s):—兰;:—:0.196mm,/2(11—1)X/2(4—1)5)<俄s)从以上m组测量列的各个标准差相差不大,这14表明测量状态稳定.而实际测定中是单次测定值为最终测定值,所以采用单次合并标准标准偏差:j-1J-o.6mm测量引起的相对不确定度分量以实际测量中以单次最大值计算:(L,)=厶I,.)/II=0.61/86.3=0.706%测量断后标距使用量具的误差引入的不确定度分量u(Ll,2)计量合格的卡尺极限误差±0.02mm,【,(厶1.2)=0.02/N/3=O.O115mm2019年第1期新疆钢铁总113期断后标距测量所引人的相对标准不确定度分量是:(L.1)=0.0115/86.3=0.013%L1)=.V/UreL('Lu,1)2I.UmL(Lu,2)2一=%/—0.007062+—0.000132=0.706%3.3计算此热轧带肋钢筋的抗拉强度,屈服强度及延伸率鲁==_397.42~397MPa吐一一_一—_;__一一Rm==等=_560.50~560MP142a—sn一仃×d一7r×一'. ×100%:×100%=23-28%3.4数值修约所引起的不确定度分量评定抗拉强度和屈服强度修约间隔是5N/mm,伸长率修约间隔是0.5%t/(ReL,rOU)=Ⅱ兄rol1)=1.4N/ram2,u()=O.14%3.5合成不确定度的计算llo(ReL)=u(Rd)=,/f):U~l(FoO+(.(R=X/(0.0065×0.0232)+(56.8×o.0202)2+0.00141.15%(R)~[/crm(R)=,/f)2uM)2u(d)zz,/(0.0065x0.0096)十(80.1×0.0202)+0.0014=1.62%u(A)=122~222=,/(0.0143×0.00706)+(0.0176×0.00289)+O.0014=0.14%3.6扩展不确定度的评定u(R)=2u(R)=2×397×1.15%~9(MPa)U(R)=2"(R)=2×560×1.62%18(MPa)【,(A)=2u.(A)=2×23.5×0.14%0.07%3-7测量不确定度报告R.c=397MPa,L『-37MPa,k=2Rm=560MPa,U=46MPa,k=2A=23.5%,U=O.4%,k=24讨论(1)影响拉伸试验结果的因素还有取样部位,试样加工,试样夹持方式,施力同轴性等,但是如夹持采用螺纹钢钳口,固定方式,取样采用直接的未加工试样,这样严格执行相关标准并达到要求,那么其所引起的不确定度即可以忽略不计.(2)试验中使用的相关计量器具的误差引入的不确定度采用了器具的最大示值误差的不确定度数据.参考文献[1】JJF10592019.测量不确定度评定与表示.[2】GB/T228--2019.金属拉伸试验方法.【3]王承忠.测量不确定度直接评定法和综合评定法的几个典型实例.理化检测一物理分册.2019(1).42210～215.。