金属材料抗拉强度测量不确定度

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 。

金属拉伸试验抗拉强度测量不确定度评定报告编制人：何去何从日期：2012.3.12四川宜宾普什铸造公司检测中心1 引言抗拉强度是金属材料的重要力学性能指标。

根据JJF1059-1999《测量不确定度评定和表示》及CNAS-GL05《测量不确定度要求的实施指南》,对同炉浇注的康明斯NG4缸体单铸试棒HT300(Φ20)的抗拉强度测量的不确定度进行了评定。

1.1试验依据：金属材料拉伸试验检测标准GB /T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》，1.2被测对象：康明斯NG4缸体,HT300，圆形试棒，试棒标称原始直径20mm。

1.3测量仪器：KQP-1000B型万能材料试验机(计量检定合格为 1 级,示值相对最大允许误差±0.30 %) ，计量检定合格的数显0～150 mm 游标卡尺。

1.4环境要求：试验一般在10～30℃的室温中进行,对温度要求较高的试验室温应控制在23±5℃,本试验在20℃条件下进行。

2 建立数学模型根据拉伸试验抗拉强度R m计算公式：Rm =2 4dFmRm——抗拉强度，MPaFm—最大试验力，KN；d—试棒原始直径，mm。

3 测量不确定度来源分析测量不确定度通常由测量过程的数学模型和不确定度的传播律来评定。

根据数学模型及试验条件，本试验考虑的不确定度来源及评定方法见表1。

π的不确定度可通过取适当的有效位而忽略不计，本试验中π取3.14159。

表1 不确定来源及评定方法4.1重复性引入的不确定度u rep( R m)相同一条件下,在KQP-1000B试验机上,按照GB/T228.1-2010标准连续测定8个同炉浇注的试棒，可认为是重复测定同一试样,测量结果列入表2 。

由表2可得：试样原始直径的样本均值d0 = 19.94mm ,最大力的样本均值Fm=94.01 KN ,抗拉强度样本均值R m =301 MPa ,据标准差计算公式，可算出本次试验的 u rep ( R m ) =3.00MPa .表2 原始直径d0、最大力Fm和抗拉强度Rm抗拉强度重复性测量引入的相对标准不确定度为：%997.0%10030100.31=⨯=u4.2试样直径测量引起的不确定度分量的评定圆柱形试样的标称直径d 0 为20 mm ,用0～150mm 数显游标卡尺测量。

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。

钢管抗拉强度试验结果的不确定度评定1、 目的：对圆钢抗拉强度试验结果进行不确定评定，以得到抗拉强度实际不确定度。

2、方法：从一根钢管（规格Φ114mm ×3.75，牌号Q235）上，取10段长度为35cm 进行抗拉强度试验，按测量不确定度评定程序试验结果作不确定度评定。

抗拉试验前，在钢管上测量其直径，取114mm 上的最小值，后计算其抗拉强度。

（金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T 228-2002）3、 计算公式： U c 2(R m )=U 2(AF)+U 2(△x ) 3.1 R m =f m /S 0 S 0=ab （1+b 2/6D （D-2a ））R m 表示抗拉强度，S 0表示最大拉力，D 表示直径，a 表示壁厚，b 表示宽度25mm 。

4、 求平均值：有附表所列钢管抗拉强度实验结果，求得10次抗拉强度平均值。

R m = 425.34MPa ，修约后R m = 425MPa 。

5、 不确定度来源：5.1、被测材料：从同钢管上抽样，避免不同钢管带来的不确定度；试样的不均匀性可有重复试验反映。

5.2、检测人员：尺寸、抗拉强度都有同一人操作，可消除有人员带来的不确定度；读数误差可有多次实验包含。

5.3、检测设备：液压式万能试验机（编号YCZJ-03）：最大示值600kN ，示值误差不超过±1%，最大变动值为0.24% ， U 1=KN k a 510.0234.425%24.0=⨯= 不确定度为0.510KN （ K=2 ）5.4、拉伸速度：拉伸速度对检测结果有一定影响，本次实验有一人操作，保持恒定的速率，通过重复实验反映检测值。

5.5 重复性影响，重复性影响是通过多次重复测量来评定的。

包括人员操作的重复性，试验机的重复性，样品的不均匀性等因素，测量次数n=10,单次测量的标准偏差为S （F ）=0.6KN ，则U 2=KN F s 424.026.02)(==5.6 读数误差的影响，人工读数可以估计到分度值的五分之一即0.4KN ，不确定度按均匀分布考虑U 3=KN d k a 23.034.0==5.6、环境条件：实验室温湿度对实验结果影响较小，可忽略不计。

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。

金属材料抗拉强度测量不确定度的评估1、概述1.1测试方法：GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法》1.2测试环境：依据方法要求室温10~35℃，相对湿度≤85%。

1.3测试设备：WEW-600B微机屏显示液压万能试验机；0~150mm带表卡尺；DX-400标距仪；1.4测试对象：横截面积为圆形的棒材试样2、测量模型(1)(2)式中：——抗拉强度；——最大力；——原始横截面积；——测量重复性；——拉伸速率对抗拉强度的影响；3、标准不确定度分量的评估3.1测量重复性引入的相对标准不确定度=0.443%以三个试样的测量值的平均值作为重复性的不确定度：=0.256%3.2最大力引入的相对标准不确定度3.2.1万能试验机测力系统示值误差代理的相对标准不确定度1.0级的万能试验机的示值最大允许误差为±1.0%，按均匀分布考虑，则0.577%3.2.2标准测力仪的相对标准不确定度使用0.3级标准测力仪对试验机进行校准，重复性R=0.3%，可视为重复性极限，用极差法进行评估，n=3，C=2.83。

其相对标准不确定度为：=0.106%3.2.3最大力的相对标准不确定度=0.587%3.3、原始横截面积引入的相对标准不确定度测量原始横截面积时，根据GB/T228.1-2010 附录D.4的要求，测量每个尺寸应准确到±0.5%，按均匀分布考虑，则直径d引入的相对标准不确定度为：=0.289% 由横截面积公式，可得：=2×=0.578%3.4拉伸速率影响引入的相对标准不确定度试验得出，在拉伸速率编号范围内，抗拉强度最大相差10MPa，所以拉伸速率对抗拉强度的影响为±5MPa，按均匀分布考虑，则：=2.887MPa=0.376%45、相对合成不确定度=0.94%6、抗拉强度的相对扩展不确定度取置信概率p=95%，包含银子k=2，则：=1.9%。

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 。