拉伸试验

拉伸试验（精选9篇）

拉伸试验 篇1

0 引言

中车集团株洲电力机车有限公司制作的转向架整体起吊钢丝绳, 该钢丝绳要求:1) 校核钢丝绳、索环和压紧端子设计最小冲击载荷为120 k N;2) 提供钢丝绳在拉伸过程拉伸力与拉伸长度的测量数据。为了验证制作的钢丝绳能够满足设计要求和提供相关的数据, 需要设计一套工装能使钢丝绳装夹在拉伸力试验机上进行相关试验。

1 工装结构原理及使用方法

钢丝绳拉伸试验工装的结构如图1所示。

1.拉伸力试验机下部夹具2.绳套左压块3.固定螺钉4.绳套右压块5.下延伸板6.起吊钢丝绳7.手柄8.折弯板9.销轴10.拉伸力试验机上部夹具

钢丝绳拉伸试验工装主要有上下两部分组成:上部分由手柄7、折弯板8、销轴9焊接而成。由于钢丝绳上端无法直接用拉伸力试验机的上部夹具10夹持, 上端销轴9穿过钢丝绳索环, 拉伸力试验机的上部夹具10夹在销轴9的两端, 上部再延伸一个折弯板8, 方便测量尺寸, 将测量的基准从索环的中心借出110 mm。在折弯板8上焊接手柄7, 手柄7的作用是装夹的时候方便手握;下部分由绳套左压块2、固定螺钉3、绳套右压块4、下延伸板5组成。

因为起吊钢丝绳的下部也不能直接用拉伸力试验机的上部夹具10夹持, 所以制作绳套左压块2、固定螺钉3两个半圆压块夹住钢丝绳, 然后用固定螺钉3联接在一起, 同时通过起吊钢丝绳的下部垫片限位。并焊接下延伸板5, 将测量的基准由下部垫片端面借出115 mm。

钢丝绳的拉伸力通过试验机测出, 起吊钢丝绳的拉伸总长通过测量折弯板8的下端面和下延伸板5的上表面测的数值加110 mm和115 mm两个得出。

本工装的细节优化, 绳套左压块2、固定螺钉3、销轴9采用45钢, 在夹持面进行滚花, 增加夹持摩擦力, 防止在试验过程中工装的滑动, 材料加工之前进行调质, 加工完成之后进行了表面淬火40~45HRC, 增加了工装的表面硬度, 但是略低于下部夹具1、销轴9的硬度, 增加了工装的使用寿命又不至于损坏下部夹具1、销轴9。

2 结语

本钢丝绳拉伸试验工装经过使用, 能很好地满足起吊钢丝绳的拉伸试验要求。对于不同规格的钢丝绳, 钢丝绳拉伸试验工装只要做少量改动就可以满足试验要求。本工装结构简单, 使用极其方便, 具有一定的推广价值。

注释

12016年第11期网址:www.jxgcs.com电邮:hrbengineer@163.com

拉伸试验 篇2

一、概述

测 量方 法： 依据塑料－拉伸力的确定DIN EN ISO 527-2:1996

环 境条 件： 23℃，湿度60％

检测所用仪器： CMT6104游标卡尺（150mm）

样 件描 述： ABS样条，80×10×4mm

测 量过 程： 将样条装夹在电子万能试验机上，以20mm/min的速率施加轴向力并测

量拉断样条所需的最大试验力Fm。拉伸强度Rm等于试验过程中的最大

试验力域样条原有截面积So之比。

二、测量不确定度评定：

FRmm

1． 数学模型So；Rm-拉伸强度；So-原始横截面积；Fm-最大试验力。

1.输入量F标准不确定度评定

输入量Fm的不确定度主要由试验机示值误差和试验机检定仪器标准测力仪构成： a.试验机示值误差引起的标准不确定度分量

根据厂家提供说明书，示值误差为1％，按均匀分布

uFa1%0.58%；取自由度为50。k3

2.输入量S标准不确定度评定

输入量S用游标卡尺测量样条宽度和厚度，计算s=宽度×厚度，其标准不确定度（US）主要由以下两部分组成;

1.测量样条所用的游标卡尺准确度引起的标准不确定度分量us1；

由使用说明书提供的准确度为0.03mm,按照均匀分布，k取，则游标卡尺准确度引起的不确定度分量us1U

k0.03

20..0015um；取自由度为50。

2．测量人员测量样条宽度和厚度的重复性引起的不确定度分量(Us2)

检测人员使用数显卡尺重复性引起的标准测量不确定度；

用游标卡尺对同一样件宽度重复7次测量宽度（b）得

10.02,10.01,10.02,10.01,10.02,10.01,10.01;经计算得b平均为10.015mm,标准差s＝0.005mm.取单次测ubs0.0050.002k7自由度为6。

再用游标卡尺对同一样件厚度重复7次测量厚度(h)得

4.08,4.07,4.08,4.08,4.09,4.08,4.06;经计算得h平均为4.08mm,标准差s＝0.01mm.取单次测量uhs0.010.004自由度6。k7

2按不相关计算 S不确定度评定uS2ubuh20.05%。

vs=

3．合成标准不确定度 U=u2u2FS=0.58%；计算自由度为50。

拉伸试验 篇3

关键词：室温拉伸；试验方法；新国标

中图分类号：T625 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0158-02

《金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法》（GB/T228.1-2010）（以下简称新标准），于2010年12月23日发布，2011年12月1日实施，代替《金属材料 室温拉伸试验方法》（GB/T228-2002）。新标准属于《金属材料 拉伸试验》（GB/T228）系列标准中的第一部分。第2部分为高温试验方法，第3部分为低温试验方法，第4部分为液氦试验方法。新标准修改采用了国际标准《金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法》（ISO6892-1：2009）。

新标准相对于GB/T228-2002，在以下四个方面进行了较大修改和补充：

1 增加了试验速率的控制方法：方法A应变速率的控制方法

GB/T228-2002只规定了应力速率的控制方法，即方法B，而新标准分为方法A和方法B。方法A是为了减少测定应变速率敏感参数（性能）时的试验速率变化和试验结果的测量不确定度。应变速率控制模式分为两种类型：第一种应变速率eLe是基于引伸计的反馈而得到，第二种是根据平行长度估算的应变速率eLc，即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁位移速率来实现。如果材料显示出连续屈服、均匀变形，应变速率eLe和根据平行长度估计的应变速率eLc大致相等。如果材料显示出不连续屈服、锯齿状屈服或发生缩颈时，两种速率之间会存在不同。随着力值的增加，试验机的柔度可能会导致实际的应变速率明显低于应变速率的设定值。对于试验速率，可以有三点考虑：

（1）对于不能进行应变速率控制的试验机，根据平行长度部分估计的应变速率eLc可用，至测试ReH、Rp范围内，需要在试样上装夹引伸计，以消除试验机柔度的影响，准确控制应变速率。

（2）对于不连续屈服的材料，不可能用引伸计控制应变速率的，因为局部的塑性变形可能发生在引伸计标距外，可以选用根据平行长度估算的应变速率eLc。

（3）测定屈服结束后，应使用eLe或eLc，为了避免由于缩颈发生在引伸计标距外控制出现问题，推荐使用eLc。测试过程中应变速率的选取：在测定ReH、Rp、Rt、Rr时，应变速率eLe应尽可能保持恒定，在测定这些性能时，eLe应选用两个范围之一：范围1：eLe=0.00007/s，相对误差±20%，范围2：eLe=0.00025/s，相对误差±20%（推荐选用），如果试验机不能直接进行应变速率控制，应该采用根据平行长度估算的应变速率eLc；在测定下屈服强度Rel和屈服点延伸率Ae时，应按应变速率eLc选取两个范围之一：范围1：eLe=0.00025/s，相对误差±20%，范围2：eLe=0.002/s，

相对误差±20%；在测定抗拉强度Rm、断后伸长率A、最大力下的总延伸率Agt、最大力下的塑性延伸率Ag和断面收缩率Z时，应转换成三种范围之一的应变速率：范围1：eLe=0.00025/s，相对误差±20%，范围2：eLe=0.002/s，相对误差±20%，范围3：eLe=0.0067/s，相对误差±20%（推荐选用）。

2 试验结果数值的修约

强度性能值修约：GB/T228-2002规定了三个范围：≤200MPa， 修约间隔1MPa；>200～1000MPa，修约间隔5MPa；>1000MPa，修约间隔10MPa，新标准统一规定修约间隔1MPa。延伸率修约：屈服点延伸率修约间隔0.05%，其他延伸率修约间隔0.5%，新标准规定：屈服点延伸率修约间隔0.1%，其他延伸率修约间隔0.5%。断面收缩率修约：GB/T228-2002规定修约间隔0.5%，新标准规定修约间隔1%。

3 拉伸试验测量不确定度的评定方法

相对于GB/T228-2002，新标准在附录L对拉伸试验测量结果不确定度的评定作了较详细的描述，列出了抗拉强度、下屈服强度、塑性延伸强度、断后伸长率、断面收缩率的不确定度分项汇总。抗拉强度不确定度来源：测量重复性、最大力、试样原始横截面积、拉伸速率。规定塑性延伸强度的不确定度来源：测量重复性、规定塑性延伸力、试样原始横截面积、拉伸速率。断后伸长率的不确定度来源：测量重复性、试样原始标距、断后伸长、修约。断面收缩率的不确定度来源：测量重复性、断裂后横截面积、试样原始横截面积、修约。当然由于本人对不确定度的认识较为肤浅，不能就拉伸试验测量结果的不确定度作展开阐述，敬请谅解。

4 资料性附录

增加了资料性附录A：计算机控制拉伸试验机使用时的建议。资料性附录F：考虑试验机刚度（或柔度）后估算的横梁位移速率。附录A提出了应考虑试验机的软件、软件的有效性和试验条件的建议。附录F考虑了试验装置（包括机架、力传感器、夹具等）的弹性变形。

综上所述，室温拉伸试验新标准的实施，必然对拉伸试验检测工作起到很好的指导作用，促使检测工作更科学、更精确地与国际接轨。

参考文献

[1]金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法（GB/T228.1-2010）[S].

作者简介：尤高君（1976—），男，江苏靖江人，江苏省靖江市产品质量监督检验所助理工程师，研究方向：产品质检。

常用建筑钢材拉伸试验方法 篇4

掌握钢筋拉伸试验的方法、步骤和结果的计算与评定, 及试验过程中的注意事项。在试验过程中, 将钢筋拉至断裂以便观察和测定钢筋的力学性能, 为施工现场进场钢材提供正确的试验数据。

2 试验条件

2.1 试验应在10~35℃温度下进行, 对温度要求严格的试验温度应在 (23±5) ℃。

2.2 试验机准备。

各种类型试验机均可使用, 试验机误差应符合相关的技术规程, 基本满足如下规定:试验机应具备调速指示装置, 试验时能在标准规定的速度范围内灵活调节;试验机应具备记录或显示装置, 能满足标准测定力学性能的要求;试验机应由计量部门定期进行检定, 试验时所使用力的范围应在检定范围内。

试验机中常用的是液压万能试验机。液压万能试验机的常见故障及处理维护见表1。

2.3 标距打点机。

能准确在试件上打出标准的标距, 又不会对试件造成破坏。

2.4 计算机数据采集系统。

很多的液压万能试验机, 结合试验检测系统软件, 安装了数据自动采集系统, 有的实验室也采用电子万能试验机, 采用电子记录的方式, 对试验数据和图形进行自动记录采集。

2.5 千分尺、游标尺 (用来测量钢筋直径) 和钢板尺。

3 试件取样

钢筋应该按批进行检查和验收:每批质量不大于60t;每批应该由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成。在填写进场检测委托单的时候, 应该记录钢筋的出厂厂家、出厂合格证号、钢筋的进场数量等项目。每批钢筋的检验项目和取样方法应符合表2的规定。

4 试验步骤

4.1 试样准备。

拉伸、弯曲试验试样不允许进行车削加工, 按表2规定, 用2个或一系列等分小冲点打点机或细划标出原始标距, 标记不应影响试样断裂, 对于脆性试样和小尺寸试样, 建议用快干墨水或涂料标出原始标距。如平行长度比原始标距长许多 (例如不经机加工试样) , 可以标出相互重叠的几组原始标记。

4.2 试样原始横截面的测定。

带肋钢筋的测量用游标卡尺精确到0.1mm。圆形试样截面直径应在标距的两端及两个相互垂直的方向上各测一次, 取其算术平均值, 选用三处测得横截面积中最小值, 横截面积按如下公式计算:

S0=1/4πd2

试样原始横截面积测定的方法准确度应符合《金属材料室温拉伸试验方法》 (GB/T228-2002) 附录A-B (标准的附录) 规定的要求。测量时, 建议按照表三选用量具或测量装置, 根据测量的试样原始尺寸计算原始横截面积, 并至少保留4位有效数字。

4.3 试样原始标距的标记和测量。

比例试样原始标距的计算值, 对于短比例试样, 应修约到最近5mm的倍数, 中间数值向较大一方修约。原始标距的标记应准确到±1%, 测量尺寸的量具应由计量部门定期检定。试样原始横截面积的计算值修约有效数字, 修约的方法应依据《数值修约规则》 (GB/T 8170-1987) 。

4.4 试验操作。

(1) 将试件上端固定在试验机上夹具内, 调整试验机到零点, 装描绘器、纸、笔等 (或者打开计算机自动采集系统, 准备自动采集试验数据和数据图像) 。

(2) 开动试验机进行拉伸, 拉伸速度为:屈服前应力增加速度为10MPa/s;屈服后试验机活动夹头在荷载下移动速度不大于0.5Lo/min, 直至试件拉断 (也可以参考标准中规定的试验速率) , 见表4。

(3) 测定屈服强度。呈现明显屈服现象的金属材料, 相关产品标准应规定测定上屈服强度、下屈服强度或两者。如未具体规定, 应测定上屈服强度和下屈服强度, 或只测定下屈服强度。按照定义采用下列方法测定上屈服强度和下屈服强度。

若测定屈服强度, 在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025~0.0025m/s之间, 并应尽可能保持恒定。如不能直接控制这一速率, 则应通过调节在屈服开始前的应力将其固定, 直至屈服阶段过后。

屈服强度的记录方法。图解方法:试验时记录力一延伸曲线或力一位移曲线。从曲线图读取力首次下降前的最大力, 和不计初始瞬时效应屈服阶段中的最小力, 或屈服平台的恒定力, 将其分别除以试样原始横截面积 (S0) , 得到上屈服强度和下屈服强度。指针方法:试验时, 读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力, 和不计初始瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力, 或首次停止转动指示的恒定力, 将其分别除以试样原始横截面积 (S0) , 得到上屈服强度和下屈服强度。

可以使用自动装置 (例如微处理机等) 或自动测试系统测定上屈服强度和下屈服强度, 并且可以不绘制拉伸曲线图。

国家鼓励在楼板中常用的冷轧带肋钢筋, 即CRB550没有明显的屈服阶段, 在测量试验的过程中规定不用记录它的屈服强度, 只记录它的极限强度和延伸率。

(4) 抗拉强度月m (极限强度) 的测定。采用图解方法或指针方法测定抗拉强度。

对于呈现明显屈服 (不连续屈服) 现象的金属材料, 从记录的力一延伸或力一位移曲线图, 或从测力度盘读取过了屈服阶段之后的最大力, 对于呈现无明显屈服 (连续屈服) 现象的金属材料, 从记录的力一延伸或力一位移曲线图, 或从测力度盘读取试验过程中的最大力。最大力除以试样原始横截面积 (S0) 得到抗拉强度。

可以使用自动装置 (例如微处理机等) 或自动测试系统测定规定总延伸强度, 可以不绘制力一延伸曲线图。抗拉强度按下式计算:

Rm=Fm/S0

式中Rm——钢筋的抗拉强度 (MPa) ;

Fm——钢筋承受的极限拉力 (N) ;

S0——钢筋的横截面积 (mm2) 。

(5) 断后伸长率的测定。试样拉断后, 将断裂部分在断裂处紧密对接在一起, 尽量使其轴线位于一直线上。如拉断处形成缝隙, 则此缝隙应计入试样拉断后的标距内。

5 结果评定

拉伸试验的试件应符合钢材拉伸性能指标如不符合应取双倍试样进行复试。

摘要：详细介绍了常用建筑钢材拉伸试验的流程及具体方法。

拉伸试验 篇5

1 焊管常用标准对焊接接头拉伸试验的要求

焊管常用标准对焊接接头拉伸试验的要求见表1。

《GB/T 9711.1-1997》、《API Spec 5L》(第43版)、《API Spec 5L》(第44版)对补焊工艺中的焊缝拉伸试验统一要求去除余高。对于生产检验中的焊接接头拉伸试验,《GB/T 9711.2-1999》、《DNV-OS-F101》要求焊缝余高必须去除,《GB/T 9711.1-1997》、《API5L》(第43版)表示是否去除余高由制造厂决定。

焊缝余高是否去除,对焊缝抗拉强度、断裂位置,以及结果判定的准确性、严谨性都是有影响的。在不去除焊缝余高的情况下,多数试样断裂在母材部位。试验人员以破坏截荷和母材面积计算的数值作为焊缝的抗拉强度,这显然是不确切的;还有少数情况断裂发生在焊缝上,是按母材截面积计算抗拉强度,还是按断裂处焊缝截面积计算抗拉强度?能否只要断在焊缝上就判为不合格?这些问题标准中均没有明确规定。本文将对以上几种情况分别进行探讨。

2 焊接接头拉伸的实际意义

任何焊接结构设计的原则都要求焊接接头部位的强度不低于母材的强度,以保证结构整体强度能充分发挥母材强度的效能。焊接接头作为结构件来讲,它的强度既取决于材质性能,又取决于结构尺寸。材质性能的要求通常通过焊接工艺评定来考核,即:焊接工艺评定中的拉伸性能试验要求准确考核出焊缝和热影响区的材料抗拉强度。它必须是严格意义上的单位面积所能承受的最大拉力,而且需满足对母材抗拉强度的最低要求。所以各常用标准中明确规定,焊接工艺评定拉伸试验件应去除内外焊缝余高,以保证焊缝处截面积与母材截面积相同,使拉伸试验过程焊缝处应力水平与母材及热影响区应力水平相同,以便试验结果能准确评判出焊缝和热影响区的抗拉性能。只有通过焊接工艺评定,得到满足要求的抗拉强度,该焊接工艺才能用于正式生产。这是保证产品结构强度满足要求的基本条件。

在不去除焊缝余高的情况下,焊缝截面尺寸的加大无疑是对其局部静强度的补充。此时的拉伸试验实际上是按结构整体强度的要求来考核的,极少含有对焊缝材质性能考核的成分。除非异常情况下,焊缝抗拉性能特别低,而引起对焊缝材质性能的注意。

3 不去除余高的焊接接头拉伸试验情况

在实际焊接接头拉伸试验中,不去除焊缝余高的埋弧焊试验件基本上都断于母材或热影响区。目前的普遍情况是,不管断裂位置发生在焊缝还是母材或热影响区,对试验结果的计算都用最大破坏载荷除以母材截面积得到的数据作为焊接接头的抗拉强度的确定数值。

3.1 断在母材处试验结果的准确表达

试验件断于母材且用母材截面积计算得到抗拉强度,确切说这是母材的抗拉强度数值。至于焊接接头的抗拉强度具体数值,无论是从焊缝材质性能角度,还是结构强度的角度来考虑,由于断裂没有发生在该部位,试验载荷不是该部位最终破坏的载荷,实际上没有得到焊接接头的抗拉强度。只能从结构强度的角度得出焊接接头抗拉强度大于由试验得到的母材抗拉强度的具体数值,而不是直接将母材抗拉强度的具体数值定论为焊缝抗拉强度。

3.2 断在焊缝处试验结果的准确表达

对未去除焊缝余高,焊缝处截面积大于母材处截面积的拉伸试验结果,试验人员仍然以最大破坏载荷除以母材截面积所得的值作为焊缝的抗拉强度值,此做法显然不符合抗拉强度概念的定义。既然断裂发生在焊缝部位,合理的计算方法应该是按断裂处焊缝原有截面积计算。这里还涉及到一个容易引起争议的问题,有可能按数值较小的母材截面积计算时,得到的抗拉强度数值是满足标准要求的,而按数值较大的焊缝截面积计算时,得到的抗拉强度数值不符合标准要求。

4 对断裂位置是否要求

焊管常用标准中对焊接接头拉伸试验断裂位置均未明确要求。只要强度满足技术条件要求,没有充分理由判定断裂发生在焊缝和HAZ处的试验不合格。但从设计制造原理上讲,焊缝若处于强度薄弱地位,将使结构主体母材的强度不能充分发挥。这样在经济上是不合算的,设计制造时应尽量避免。从这一观点出发,焊接接头位伸试验应该限定断裂不能发生在焊缝和热影响区,特别是在试样不去除焊缝余高的情况下。

5 结语

从以上分析中,不难看出,不去除焊缝余高的情况,更偏重于焊缝结构的整体强度,而不是严格意义上的焊接接头的抗拉强度。为避免分歧及便于对比,Q/SY GJX 0125-2007《西气东输二线管道工程用X70直缝埋弧焊管技术条件》及Q/SY GJX0104-2007《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》等技术条件中统一规定了焊接接头拉伸试验必须去除焊缝余高,且报告断裂位置。

参考文献

[1]GB/T9711.1-1997,石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:A级钢管[S].1997.

[2]GB/T9711.2-1999,石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分:B级钢管[S].1999.

[3]API Spec5L(第43版),管线管规范[S].2004.

[4]API Spec5L(第44版),管线管规范[S].2007.

[5]DNV-OS-F101,海底管道系统[S].2005.

[6]Q/SY GJX0125-2007,西气东输二线管道工程用X70直缝埋弧焊管技术条件[S].2007.

拉伸试验 篇6

玉米秸秆皮是世界上非常重要的物质资源, 在资源逐渐紧张的今天, 秸秆资源依然成为人们获取能量的一个重要来源。现阶段, 我国每年的秸秆产量已经达到6亿吨, 秸秆的产量已经占据木材产量的一半, 我国农业的发展较快, 农作物秸秆资源比其他国家丰富。在秸秆资源中, 玉米秸秆的产量达到总秸秆产量的1/3, 农作物秸秆之所以受欢迎, 主要是因为农作物秸秆有两点好处。首先, 农作物秸秆可以作为燃料, 做生产能源;其次, 秸秆还可以用来造纸, 由于玉米秸秆皮中的木质素能达到60%, 因此, 也可以将其生产为人造板材, 如果可以有效的运用玉米秸秆, 就可有效的节省大量的森林资源, 减少人类对森林的砍伐, 进一步保护人类的居住环境, 为了高效获取玉米秸秆外皮, 先研究一下玉米秸秆皮的拉伸和剪切等力学方面的特性, 目前, 已经有很多国家对玉米秸秆的秸秆力学特性进行了研究, 但是, 我国对玉米秸秆的力学特征研究相对比较分散, 因此, 有必要对其进行针对性的试验。

2 材料和方法

2.1 试验材料

本文所试验的玉米秸秆是东农253品种, 在去掉折断的有病虫害的秸秆之后, 统一选择了茎秆长度在2 000 mm以上的秸秆, 将其作为试验材料, 试验材料的木质含量见表1。

在对其试验之前, 先对在自然条件下放置的玉米秸秆皮的含水量范围进行随机抽样测定, 要求测定的含水量范围要在8%~58%, 测量拉伸特性的玉米秸秆皮样品长度要在150 mm左右。

2.2 试验因素及相关的评价指标

目前, 我国对农作物秸秆力学特性研究的范围很广泛, 很多学者都在研究秸秆的拉伸特性以及剪切特性, 对弯曲特性的研究也比较多, 而在研究弯曲特性时, 主要研究方向是在农作物的抗倒伏上。本文主要是以玉米秸秆皮的拉伸和剪切特性为主要的研究目标, 以抗拉伸强度和剪切的强度作为拉伸和剪切试验的一个评价标准。此时, 需要确定玉米秸秆皮的含水量以及取样的高度, 这些试验因素缺一不可。

3 试验结果

从试验结果来看, 玉米秸秆的失拟性并不是特别明显, 而回归模型却非常明显, 也就是说, 玉米秸秆皮的二次回归模型才是最合适的。由于秸秆皮取样高度的一次项系数的绝对值要大于含水率的一次项系数, 基于此种情况, 在取样高度和含水量这两个影响因素中, 秸秆皮的取样高度对拉伸强度的影响是比较明显的。

4 结论

从整个试验结果来看, 玉米秸秆的含水率在进行二次项的时候对玉米秸秆皮的抗拉伸强度影响最明显, 此时, 取样的高度对玉米秸秆皮的抗拉强度也是有很大影响的。随着玉米秸秆取样高度的不断变化, 玉米秸秆皮的抗拉强度在整体上也会呈现出上升的趋势。从玉米秸秆皮含水率以及取样高度的影响上可以发现, 玉米秸秆皮的含水率在30%的时候, 玉米秸秆皮的抗拉强度是最大的, 在一定程度上, 有利于提高玉米秸秆皮穰分离之后秸秆皮的完整性。从剪切试验结果看, 取样的高度对玉米秸秆皮的剪切强度影响并不是特别的明显, 比较明显的是玉米秸秆的含水率和剪切的速度。当玉米秸秆的含水率变高的时候, 玉米秸秆的剪切强度会随着剪切速度的提升而有所提高。

参考文献

[1]韩鲁佳, 闫巧娟, 刘向阳, 等.中国农作物秸秆资源及其利用现状[J].农业工程学报, 2002, 18 (3) :87-91.

[2]王琪, 史宇亮, 李济宁, 等.玉米秸秆板加工工艺优化[J].农业机械学报, 2007, 38 (8) :199-201.

[3]陈洪雷.玉米秸秆废弃物在制浆造纸领域中的应用[D].济南:山东轻工业学院学报, 2008.

[4]刘庆庭, 区颖刚, 卿上乐, 等.农作物茎秆的力学特性研究进展[J].农业机械学报, 2007, 38 (7) :172-176.

拉伸试验 篇7

关键词：土工格栅,拉伸抗拉强度,伸率

0 引言

由于土工格栅具有提高地基的承载力, 延长道路的使用寿命, 减缓路面塌陷或产生裂纹等特点, 已广泛应用于道路交通等工程领域。随着土工格栅的应用推广, 格栅的类型也由单向格栅逐步发展成多向格栅。多向拉伸塑料土工格栅在多个方向上都具有较大的拉伸强度, 这种结构机构均一、在土体中能够提供一个有效的力的承担和扩散连锁系统, 均匀分散荷载应力, 减少不均匀沉降。抗拉强度是土工格栅的重要指标。所以, 针对拉伸速率对土工格栅强度的影响进行测试研究具有重要的实际意义。

土工格栅的生产过程是将HDPE或PP及改性剂进行计量混配, 通过挤出机组挤出、压延值得厚度精确控制和表面光滑平整的高质量板材, 经冲孔机精密冲孔, 再经预热装置缓慢拉伸, 使聚合物的分子链沿拉伸方向高度取向而成。纵向拉伸后直接定型、切断收卷即得单向格栅产品, 如果在纵向拉伸后再横拉, 就得到双向格栅产品, 类似的方法可以得到四向格栅。目前土工格栅类型如图1所示。

1 试验仪器、材料、方法和内容

1.1 试验仪器和材料

试验设备采用某专业土壤仪器厂生产的TZY-1型土工合成材料综合测定仪。水平荷载采用应变控加荷方式, 有20、50、60、100mm/min4种速率档位可供选择, 最大推力为10kN, 最大剪切位移为10cm, 拉压应力由拉压力传感器测读。数据采集和处理由单片机自动控制、自动判断峰值。

1.2 试验方法

为了防止土工格栅打滑, 产生应力集中现象, 夹具都夹在格栅的节点处, 并使格栅保持在一个水平面上。为了使试验据结果更具有可比性, 试样的初始尺寸采取一致, 分别采用不同的档位进行拉伸试验, 记录抗拉强度和延伸率。

1.3 试验内容

试验研究拉伸速率对土工格栅抗拉强度以及延伸率的影响。

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

由表1可知二向和四向土工格栅的抗拉强度随拉伸速率增加而增大。随拉伸速率增大, 双向格栅的延伸率减小, 四向格栅延伸率变化不大。

同时还发现四向节点处先破坏, 双向整体断开。继而显示出双向格栅受力均匀, 而四向格栅破坏以后还有相当的强度, 四向格栅并不是整体破坏。破坏形式如图2。

2.2 试验成果的分析

由其生产过程可知土工格栅是由高分子聚合物组成的, 具有明显的流变特性。在加载初期, 阻尼的黏滞性较强, 而整个模型的拉伸模量会增加。加载速率越大, 阻尼的黏滞特性越明显, 拉伸模量越大。而当拉伸速率较低时, 分子位置有足够时间进行调整, 能量除一部分转化为热能外, 一部分被阻尼结构吸收, 从而使材料的抗拉强度降低。

格栅板材在拉力作用下, 主要过程是细颈出现及格栅肋条形成。拉伸过程中, 结晶型聚合物具有晶区和非晶区, 在拉伸力作用下聚合物的晶区和非晶区分别发生两种不同性质的取向, 晶区发生晶粒取向:晶粒的某个轴向或某个晶面沿着某个特定的平面或某个特定的方向成一个恒定的夹角或平行于某个特定的平面占优势排列;非晶区进行链段向和分子取向, 分子链段通过单链的内旋转造成链段沿拉伸方向占优势的平行的排列, 整个分子链的各链段协同运动沿拉伸力方向占优势的平行排列。两个区的取向可以同时进行, 但速率不同。结晶区的取向发展得快, 非晶区的取向发展的慢, 当非晶区达到中等取向程度时, 晶区的取向就已经达到最大程度。

土工格栅拉伸时的应力集中程度与冲孔形状密切相关, 并且圆孔孔边的应力集中程度最低。在拉伸过程中, 四向格栅晶区和非晶区分别发生两种不同性质的取向, 在达到屈服强度时, 在格栅里边沿某个线或面形成了另一个高强度的分子链。所以四向格栅破坏以后还有相当大的强度。

3 结论

(1) 随拉伸速率的增大, 双向和四向格栅的抗拉强度增加。 (2) 随拉伸速率的增大, 双向格栅的延伸率减小, 四向格栅延伸率变化不大。 (3) 双向格栅破坏时属于脆性破坏, 破坏后没有抗拉能力;而四向格栅属于韧性破坏, 即使破坏后还具有一定的抗拉能力, 仍然继续工作。

参考文献

[1]杨广庆, 庞巍, 吕鹏, 周乔勇等.塑料土工格栅拉伸特性试验研究[J].岩土力学, 2008, 29 (9) :2387-2391.

[2]JT/T480-2002交通工程土工合成材料土工格栅[S].北京:人民交通出版社, 2002.

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[4]JTG E50-2006公路工程土工合成材料试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2006.

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[6]宗大权, 朱弟雄.双向土工格栅的开发[J].工程塑料应用, 2001, 29 (10) :34-37.

拉伸试验 篇8

由于钢筋锚固失效不仅会引起构件承载力的丧失还有可能引发整个结构垮塌等灾难性的后果因而钢筋锚固性能无论对于钢筋混凝土结构构件还是整个结构体系都是至关重要的。 文献[1]指出钢筋与混凝土之间的黏结锚固由胶结力、 摩阻力、咬合力构成。 其中,咬合力是锚固作用的重要组成部分。 着眼于钢筋锚固的一般受力特性,从改善钢筋的咬合力入手,不仅提高其锚固强度和刚度,更重要的是改善其延性,这对结构的整体抗震性能提高效果应该更明显。 文献[2]对梁端带直角弯折钢筋的锚固性能进行了试验研究。 研究结果表明,钢筋的水平锚固段是保证锚固端强度和刚度的主要条件同时,由于弯弧和垂直段的存在,可以保证在出现很大滑移时承载力没有明显退化。 这个特征说明在锚固构造中增加机械锚固措施对于改善构件的延性是有利的。 文献[3]对重复荷载下钢筋锚固性能进行了试验研究并得到了黏结破坏的基本准则:重复荷载作用下,当滑移量累积达到静荷载作用下破坏时的最大滑移量时发生黏结疲劳破坏。 控制重复荷载下的累积滑移量对改善钢筋锚固的抗疲劳性能具有关键的作用。 文献[4]通过计算由梁柱节点处钢筋黏结滑移引起的悬臂梁端位移,阐明了梁端大位移、采用粗钢筋、承受反复荷载作用均可加剧钢筋滑移。 目前,随着组合结构的大量应用,组合结构中钢筋锚固性能问题也需要深入地展开研究。 文献[5完成了对钢管混凝土柱-环梁节点抗震性能的试验研究。 从试验的结果可以看出,要做到破坏不首先出现在环梁节点,环梁的几何尺寸、配筋、混凝土强度需要加强,此外,加强环梁与钢管混凝土柱间裂缝的控制,可以改善结构耗能能力。 但是受设计要求的限制,仅仅简单地加大、加粗钢筋和构件尺寸的设计做法在工程应用中并不能真正实施。 因而需要尝试一种可行的方法来解决组合结构节点钢筋锚固和节点组合性能的问题。 那么,对钢管混凝土柱节点的研究势必建立在环形钢筋锚固性能研究的基础上。

1试验概况

1.1试件设计制作

制作7个钢筋拔出试验试件,试件外形尺见图1。 考虑到便于对比,试件外形采用扁圆柱形,圆柱体厚度为100mm,截面圆半径为125mm。 将试件在钢筋拉拔端一侧弧形面改为平面,以便于加载和固定; 同时为了消除加载端混凝土约束产生的影响, 钢筋加载端30mm长度范围与外部混凝土脱开。 除了试件SA-1采用埋设直线钢筋外, 其余试件均采用埋设弧形钢筋。 各个试件的构造差别在于钢筋形状、 混凝土保护层厚度及核心钢管约束三个因素, SA-1为单根直线钢筋;SA-2为单根开口小弧形钢筋且具有较厚的混凝土保护层;SA-3为单根开口大弧形钢筋且具有较薄的混凝土保护层;SA-4为闭合小弧形钢筋且具有较厚的混凝土保护层;SA-5为闭合大弧形钢筋且具有较薄的混凝土保护层;为了考察增强环形钢筋核心混凝土对试件锚固性能的影响以及试件在构造上的可比性,SA-6是在SA-4的构造基础上核心设置覫90mm×3mm钢管;SA-7是在SA-5的构造基础上核心设置覫90mm×3mm钢管。 考虑到前后试验结果的可比性,闭合弧形钢筋通过夹具在加载端和自由端将两根弧形钢筋连接形成。 为避免混凝土局部压坏,试件底部布置了钢筋网片。 试件混凝土采用C30细石混凝土浇筑,试验室测得的混凝土立方抗压强度为31.6MPa。 钢筋采用HRB335带肋钢筋,直径为10mm。 钢筋屈服强度为392MPa,抗拉强度为558MPa。

试件设计是考察在钢筋不发生拔出破坏的前提下,不同形式钢筋在加载过程中的受力状态和内力传递机理。 钢筋的锚固长度要保证在整个加载过程中不会被整体拔出。 参考文献[6]相关计算公式确定出试件最小外形尺寸和锚固钢筋的锚固长度,弧形钢筋锚固长度在计算时偏保守地将弧形段长度按直径取值。

1.2试验加载与数据采集

为了便于在施工场地完成相关试验。 试验采用30t穿心千斤顶对试件施加单向拉力荷载。 采用专门为试验设计的小型自平衡传力架固定试件和传递荷载,传力架构造平面图如图2所示。

采用DH3816数据采集系统对试验数据进行采集。 采集数据包括拉拔力、加载端位移、钢筋应变。 应变片布置在锚固钢筋加载端、自由端、中间段三个位置。 加载过程中环形钢筋内部混凝土的内力变化通过在核心钢管壁上布置应变片来推测,并通过加载各个阶段的应变值变化推测钢筋应力的传递机理。 弧形钢筋的应变片布置在钢筋的外侧。 试件混凝土表面的裂缝通过人工观察并进行标记。

2试验结果分析

2.1破坏特征

除了试件SA-3破坏始于混凝土拉裂以外,所有试件破坏均由于钢筋的屈服和拉断。 这说明无论钢筋形状如何,当钢筋在混凝土中的埋设长度达到设计要求,加载端混凝土受压且具有足够的保护层厚度和强度等级时, 钢筋不会出现整体拔出破坏。 试件表面没有明显的开裂,但是试件拉拔端钢筋根部出现混凝土粉末,证明钢筋有局部错动现象。 这说明即使钢筋没有被拔出,钢筋屈服也在加载端引起局部的滑移现象。 试件SA-3在加载初期混凝土表面即出现裂缝,裂缝是从钢筋加载端开始沿钢筋弧的切线方向开展,将外侧混凝土与核心混凝土完全切断,如图3所示。 其加载位移曲线从加载初期即出现较大的水平段,峰值荷载并不高。 这说明弧形钢筋在拉拔荷载下,有被拉直的趋势。 在这种趋势下,中间段钢筋对核心混凝土产生压力的同时加载端钢筋对外侧保护层混凝土形成压力,从而造成混凝土受拉破坏。 由于试件底面平整度不够,与加载钢板之间存在间隙,从而使试件SA-5和SA-6加载初期位移增长速度较快。 此外,由于试件制作、钢筋固定等多因素影响,加载端钢筋受力并不十分均匀。 因此,配置闭合弧形钢筋的试件破坏有些始于单根钢筋的拉断,另一钢筋处于明显屈服状态或者随即也被拉断。 当荷载分配均衡的情况下,试件在发生较大位移时其荷载没有明显的衰减。 试件的荷载-位移曲线如图4所示。 从图中可以看出,单根钢筋试件SA-1与SA-2峰值荷载接近,但是SA-2的后期变形明显增大。 这是因为SA-1的承载力主要包括胶结力、摩阻力和咬合力,而SA-2还包括弧形部分提供的机械锚固作用。 闭合弧形钢筋4个试件的承载力接近,是单根钢筋试件极限承载力的2倍左右。 SA-4钢筋受力均衡,当达到很大的位移值时荷载值仍没有出现明显的下降。 单向拉拔荷载下核心采用钢管加强措施对试件承载力没有明显影响。

2.2荷载-位移曲线

由于试件在整个加载过程中没有发生钢筋整体拔出的破坏现象,因此,钢筋拉拔端的位移主要由钢筋屈服变形和钢筋的局部滑移组成。 其中,钢筋屈服变形为主要部分。 从图4中可以看出,试件的荷载-位移曲线由比较明显的两个阶段组成。 两个加载阶段的分界点为钢筋的屈服点,钢筋屈服前的位移值很小,屈服后则明显增大。 由于混凝土破坏,试件SA-3的初始阶段位移值较大,峰值荷载很小。 试件SA-1在屈服前的位移较小,由于位移计故障,达到峰值荷载后的位移没有完全测出,但是从试件由钢筋破坏控制可以推断其后期变形不会很小。试件SA-2屈服荷载前的位移处于SA-1和SA- 3之间,但是屈服荷载后的变形较大。对SA-4~SA-7四个试件进行比较,可以看出屈服荷载之前,闭合大弧形钢筋的位移值偏大。 由于两根钢筋受力不均造成不同试件屈服荷载后的变形值存在较大差别。

相对荷载-相对位移曲线来描述峰值荷载前各个试件荷载位移的关系,如图5所示。 从图中可以看出, 所有试件的曲线都具有一个明显的转折点。 除了试件SA-3发生混凝土拉裂破坏,其相对荷载- 相对位移曲线的形状为向右下凸出外,其余试件的曲线均为向左上凸出。 此转折点位置接近钢筋屈服时的荷载值。 在此采用相对锚固刚度K来描述试件的变形特征,K=(F/Fu)/(D/Du),其中,F为荷载,Fu为峰值荷载,D为位移,Du为峰值荷载对应的位移值。 转折点之前的相对刚度K较大,并且大部分试件的K值比较接近,表明其在加载初期的锚固性能较好。 转折点之后的相对刚度略有差别, 试件SA-5的刚度略高, 加载后期机械锚固作用起到一定效果。

2.3钢筋应力分布及传力机理

在整个加载过程中,拉拔钢筋在整个锚固长度范围的内力分布特点可以通过测得的三个不同部位的应变来进行分析。 其中,由于拉拔力施加过程中在闭合的两根弧形钢筋之间分配不均衡,有可能两根钢筋先后发生屈服, 因而试件SA-4在弹性荷载区间应变增加速度较快。 比较图6和图7后能够发现,钢筋中间段应变一般是在加载端出现屈服后发生应变的迅速增长,但是应变增长不大即达到峰值荷载。 无论是直线钢筋还是弧形钢筋,在试件拉拔承载力达到最大值时,应力分布不均衡,钢筋中间段应力并不大,承载力主要由加载端的钢筋和混凝土承担。 试件端部混凝土受压有利于钢筋加载端的锚固,并延缓钢筋应力向中间的传递。

通过对SA-6和SA-7核心钢管壁应变数据的采集和分析发现:两个试件的核心钢管壁没有出现明显的应变值,表明核心混凝土没有受到明显的内力作用或者这个作用很微弱。 这是由于环形钢筋很大部分的锚固承载力由钢筋的机械锚固作用承担而这个机械锚固作用是通过加载端的支撑钢板与钢筋之间的混凝土受压来提供的。 当钢筋没有发生明显滑移情况下,这部分机械锚固作用是可靠的。

单向拉拔试验结果表明,在整个拉拔荷载增加过程中各个试件应力从加载端到中间段的应力传递方式和传递速度存在差别。

(1)试件SA-1与SA-2的加载端在处于弹性阶段时,中间段应力较小,且传递过程比较均匀,应力传递速度也接近;当其加载端出现屈服后,应力传递速度明显加快。 可见,在弹性阶段,开口弧形钢筋的弧度较小时,其锚固效果与直线形钢筋相当。 进入屈服阶段, 加载端与中间段的应力发生了重分布,部分荷载由中间段承担。

(2)试件SA-4与SA-5发生屈服前,中段没有明显应力。发生屈服后,中间段产生较小的应力,且增长速度均低于SA-1与SA-2。 说明闭合弧形构造可以增加机械锚固作用,提高混凝土承担的荷载份额。

3结论

(1)当钢筋加载端混凝土受压, 同时钢筋外包混凝土保护层厚度和强度等级满足规范锚固设计要求时,直线形钢筋和闭合弧形钢筋的锚固承载力均能够达到要求。 其中,闭合弧形钢筋在加载初期的变形略大于直线形钢筋;但是在达到较大变形的情况下,承载力的退化很小。

(2)当锚固设计偏于保守时, 闭合弧形钢筋锚固承载力由钢筋强度控制。 但是由于构造原因使钢筋受力不均衡时, 钢筋可能出现逐个拉断的现象, 造成试件的承载力降低。 因此,对此采取正确的补偿措施较关键。

钢筋拉伸试验测量不确定度的评定 篇9

测量不确定度是指“表征合理地赋予被测量之值的分散性, 与测量结果相联系的参数”。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。它可以用于“不确定度”方式, 也可以是一个标准偏差 (或其给定的倍数) 或给定置信度区间的半宽。GB/T27025-2008规定:校准实验室或进行自校准的检测实验室, 对所有的校准和各种校准类型都应具有并应用评定测量不确定度的程序。由于有时在进行不确定度测量时很多客观因素会制约或影响最终的测量结果, 此时需要实验室尽力找出不确定度的所有分量并作出合理评定, 并确保结果的表达方式不会对不确定度造成错觉。拉伸试验作为材料性能的重要测试项目, 对其进行测量不确定度的评定是必须的。当前检测实验室对测量不确定度的应用还停留在研究阶段, 并未推广到实际检验中, 这是因为该检验方法还存在很多不完善的地方, 对测量结果进行不确定度评定有些困难, 且成本较大, 从而造成了该项工作在检验实验室的推行速度较慢。但事实上很多研究都表明, 在一定范围内, 测量不确定度的评定具有一些普遍性, 若能够分析总结出这些规律, 并应用于往后的评定工作, 可以有利于不确定度评定工作在材料检验实验室的推进。

1 测量不确定度的一般评定步骤

具体步骤可详见JJF1059.1-2012, 现简述如下。

(1) 概述。包括测量方法、环境条件、测量标准器具、被测量对象和测量过程等说明。

(2) 测量不确定度的来源分析。构成测量不确定度的来源如所用的参考标准和标准物质、方法和设备、被检测或校准物品的性能和状态以及操作人员等。

(3) 测量模型的建立。输入量χ1、χ2、…χN, 与输出量y间的函数关系:y=f (χ1、χ2、…χN) 。

(4) 标准不确定度分量u (χ) 的评定。A类标准不确定度:若测量次数较少, 用u (χ) =S (χ) =R/C即极差法评定;若测量次数较多, 用贝塞尔公式评定。B类标准不确定度:用不同于观测列的统计分析来评定的标准不确定度。u (χ) =a/k (a为区间半宽, k为包含因子) ;k由分布与P决定, 常用的均匀分布P=100%, k=31/2=1.732。B类标准不确定度的信息来源:技术说明书、过去的测量数据、校准证书等。

(5) 合成标准不确定度uc (y) 的计算。当测量结果是由若干个输入量χi求得, 且输入量间彼此独立或不相关时, 按各输入量的方差计算其合成标准不确定度。

(6) 扩展不确定度U或Up的评定。扩展不确定度确定测量结果区间的量, 合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。U=k uc (y) 或Up=kpuc (y) , 式中k为包含因子, kp为给定概率P的包含因子。

(7) 测量不确定度的报告与表示。测量结果及其不确定度的有效位数通常最多为两位有效数字, 且其末位是对齐的。测量不确定度的报告选用以下任一形式:

1) 扩展不确定度U=kuc (y) 的报告常用的两种表示形式。例如:ms=100.02147g, uc (m) =0.35mg, 取包含因子k=2, U=2×0.35=0.70mg, 则a1:ms=100.02147g, U=0.70mg;k=2;a2:ms= (100.02147±0.00070) g;k=2。

2) 扩展不确定度Up=kpuc (y) 的报告常用表示形式。例如:已知ms=100.02147g, uc (m) =0.35mg, veff=9, 按P=95%, 查JJF1059.1-2012得:kp=tp (veff) =t95 (9) =2.26, U95=0.79 mg, 则, b1:ms=100.02147g, U95=0.79mg;veff=9;b2:ms= (100.02147±0.00079) g, veff=9。

2 拉伸试验中测量结果的测量不确定度评定

2.1 概述

(1) 测量方法。依据GB/T 228.1-2010。

(2) 环境条件。温度10~35℃, 试验期间温度波动不大于2℃/h, 相对湿度<80%。

(3) 测量设备。微机控制电液伺服万能试验机, 1级 (最大示值误差±1%) ;引伸计, 1级 (最大示值误差±1%) ;尺寸测量器具, 数显游标卡尺 (分辨力0.01mm) 。

(4) 被测对象。HRB400热轧带肋钢筋试样, 圆形, 直径d=16mm。 (依据GB 1499.2-2007的规定, 测量钢筋直径直接取d=16mm, 无需再测量, 横截面积取S=201.1mm2)

(5) 测量过程。根据GB/T 228.1-2010, 在规定的环境条件下, 选用适合的试验机、引伸计、应变速率控制的试验速率 (方法A) , 对试样施加轴向拉力, 测试试样的屈服强度Fel、抗拉强度Fm, 试样拉断后测量其断后伸长率A。

(6) 其它有关的说明 (包括评定结果的使用) 。此次给出的拉伸试验中测量结果的测量不确定度的评定适用于本科室拉伸试验, 试验所用设备和方法符合相关的规范标准。

2.2 测量不确定度的来源分析

本次试验采用30mm长, 直径为16mm的HRB400热轧带肋钢筋标准试样进行重复性试验, 横截面积尺寸依据GB 1499.2-2007取S=201.1mm2。参考相关规范标准, 对于采用固定偏差、所使用的仪器设备和数值修约带来的不确定分量, 往往使用B类评定方法进行评定, 反之则需要利用统计分析的方法采用A类评定。

经分析, 本次试验测量不确定度的主要来源有荷载值测量误差所引起的测量不确定度的分量u (Fel) 和u (Fm) , 标距测量所引起的测量不确定度分量u (L0) 和u (Lu) 。

2.3 测量模型的建立

根据GB/T 228.1-2010标准

式中, Lu—试样拉断后的标距, mm;L0—试样原始标距, mm;d—试样平行长度的直径, mm;S0—试样平行长度的原始横截面积, 取201.1mm2;Fel和Fm—分别为下屈服力和最大力, N。

2.4 标准不确定度分量u (χ) 的评定

(1) 荷载值所引起的测量不确定度分量的评定。试验人员操作技能的重复性、试样夹持、材质不均匀性、数字修约等, 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。

下屈服力检测结果数据及计算见表1。

最大力示值结果数据及计算见表2。

为了求得可靠度高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:

抗拉强度的合并样本标准差:

屈服强度的标准差数列的标准差:

抗拉强度的标准差数列的标准差:

从以上m组测量列的各个标准差不大, 这表明测量结果状态稳定, 可采用同一高可靠度的合并样本偏差来评定重复性所引起的不确定度。而在实际检验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偏差:

因此, 其测量不确定度分量为:

(2) 试验机示值误差引起的标准不确定度分量 (试验机检定为1级即示值误差为±1%)

(3) 标准测力仪引入的标准不确定度分量 (本次试验机检定标准测力仪为0.3级, 该校准源的不确定度为0.5%, 置信因子为0.2。

(4) 试验人员操作技能重复性、试样夹持、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

(5) 试样原始标距测量所引起的标准不确定度分量μ (L0)

试样采用打点机一次性作标记, 打点机计量检定合格, 极限误差为±0.5%, 服从均匀分布, 则

(6) 试样拉断后测量断后标距所引起的标准不确定度分量

断后标距测量结果数据见表3。

伸长率的合并标准差:

伸长率的标准差数列的标准差:

从以上m组测量列的各个标准差不大, 这表明测量结结果状态稳定。而在实际检验测定中是单次测定值为最终测测定值, 所以采用单次合并标准偏差:

测量引起的相对不确定度分量以实际测量中单次测量量值计算, 则:

使用游标卡尺测量断后标距的误差所引入的不确定度度分量μ (Lu, 2)

计量合格的游标卡尺极限误差为±0.02mm, 则

断后标距测量所引入的相对标准不确定度分量是:

2.5 计算此HRB400热轧带肋钢筋的屈服强度、抗拉强强度及伸长率

2.6 数值修约所引起的不确定度分量评定

由GB 1499.2-2007可知, 屈服强度和抗拉强度的修约约间隔是5N/mm2, 伸长率修约间隔是1%, 则

其相对不确定度分量为:

2.7 合成不确定度的计算

2.8 扩展不确定度

取包含因子k=2, 置信水平约为95%, 则此次测量结果果的相对扩展不确定度为

2.9 不确定度报告 (表4)

3 关于本次试验测量不确定度的几点思考

上述关于测量不确定度的评定过程是检验实验室对材料力学性能测量不确定度的一般评定过程。但对某些特殊领域, 如涉及航空、航天等特殊领域中对材料要求较高的地方, 还必须应考虑几个方面:

(1) 要分析分量之间的相关性, 有时不能简单的以各分量相互独立而直接用公式加以合成, 不确定度传播定律实际上是将数学模型按泰勒级数展开后对等式两边求方差得到的。对于线性数学模型, 二阶及二阶以上的偏导数均等于零, 但当数学模型为非线性模型时, 应考虑其高阶项。

(2) 给出扩展不确定度时, 要充分考虑被测量的分布以及根据所要求的置信概率P, 确定包含因子kP, 最终得到扩展不确定度UP=kP·μc, 而不能简单的取k=2来计算扩展不确定度U=2μc。

参考文献

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