金屬材料力學(xué)性能測試不確定度評(píng)定分析

桑傳飛

摘要：金屬材料的力學(xué)性能測試對(duì)明確金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍具有重要影響，同時(shí)對(duì)提高金屬材料的強(qiáng)化性能也具有積極影響。而本文就將在金屬材料力學(xué)性能測試的基礎(chǔ)上，對(duì)金屬材料的力學(xué)性能測試的不確定度進(jìn)行詳細(xì)分析，然后對(duì)金屬材料的分類以評(píng)定方法進(jìn)行深入分析，最后對(duì)金屬材料力學(xué)性能測試的評(píng)估誤差進(jìn)行系統(tǒng)論述。

關(guān)鍵詞：金屬材料 力學(xué)性能測試 不確定度 評(píng)定方法

在金屬材料的力學(xué)性能測試不確定度評(píng)定中，各類研究方法被提出并應(yīng)用，其中，在金屬材料的不確定度測試中被普遍應(yīng)用的測試方式有金屬硬度試驗(yàn)方法和金屬室溫拉伸試驗(yàn)方法。并且根據(jù)這兩種測試方法，我國還出臺(tái)了與此相關(guān)的關(guān)于金屬材料硬度與拉伸試驗(yàn)的具體標(biāo)準(zhǔn)和方法。針對(duì)金屬材料的不確定度評(píng)定接下來筆者將通過實(shí)例的形式一一為大家講解，然后通過對(duì)評(píng)定過程中的金屬材料力學(xué)性能的不確定度進(jìn)行具體分類，然后再在此基礎(chǔ)上對(duì)不確定度的評(píng)定方法進(jìn)行深入分析探討，同時(shí)還會(huì)對(duì)其評(píng)定誤差進(jìn)行明確分析，以期為當(dāng)前的金屬材料力學(xué)性能不確定度的測試方法提供參考依據(jù)。

1 金屬材料不確定度評(píng)定對(duì)象類型分析

關(guān)于金屬材料力學(xué)性能不確定度的評(píng)定主要有兩種類型，一是通過傳感器或測量工具對(duì)其進(jìn)行直接測量，在專業(yè)領(lǐng)域中被稱為“直量”或“直接量”。如通過傳感器取得的位移曲線可以直接測出最大試驗(yàn)力值即Fm，另外通過直接測量的形式還能夠?qū)⒃嚇訑嗔训淖钚≈睆絛u以及斷后標(biāo)距Lu測試出來;另一種建立在直量基礎(chǔ)上的評(píng)定方法是通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析最終得出的量，被稱為“間接量”。通俗的說，間接量是建立在直量基礎(chǔ)上的運(yùn)算合成，如A、Z、Rp0.2、Rm等所代表的就是間接量。布氏硬度（HB）和維氏硬度（HV）的最終硬度值可以通過壓痕尺寸取值的測量方式進(jìn)行測量，然后再在測量值的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，壓痕尺寸的測量取值僅代表這兩種硬度的公式變量，而其余的數(shù)值都是普通常數(shù)，因此在具體的測算中，以上兩種硬度值就可以直接表示為直接量。在此基礎(chǔ)上，就能夠根據(jù)統(tǒng)一的不確定評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)HB值、HV值進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)定。具體來說可以將來表示。

2 金屬材料力學(xué)性能不確定度的評(píng)定方法

不確定度的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)一般分為A、B兩種，A類評(píng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是通過對(duì)觀測列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來確定金屬材料的不確定度，在理化檢測中普遍應(yīng)用賽爾公式、最小乘二法、極差法以及合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差這幾種公式;B類不確定度評(píng)定方法與A類大不相同，它主要是對(duì)現(xiàn)有的大量信息進(jìn)行評(píng)定，以此來明確金屬材料的力學(xué)性能不確定度，如技術(shù)說明報(bào)告、校準(zhǔn)證書、檢定證書以及準(zhǔn)確度等級(jí)等，或者純粹依靠工作經(jīng)驗(yàn)和測量數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)定。通過對(duì)以往檢測數(shù)據(jù)的摸索，筆者總結(jié)出一套新型的不確定度檢測方案，其評(píng)定原理是在量值變化規(guī)律的基礎(chǔ)上對(duì)其不確定度進(jìn)行測定。

2.1直量方法

從不確定度直量評(píng)定方法的組成原理來說，直量的不確定度構(gòu)成主要以自身系統(tǒng)、量值溯源、測量過程這三部分組成，具體如下圖。

2.2間接量方法

間接量的應(yīng)用通常是由專業(yè)的測試人員通過對(duì)直接量取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的公式運(yùn)算進(jìn)而得出的評(píng)定結(jié)果。一般情況下，要想對(duì)間接量進(jìn)行評(píng)定，需要從其基本情況評(píng)定和公式運(yùn)算評(píng)定兩個(gè)方面進(jìn)行。其主要結(jié)構(gòu)為首先對(duì)間接量和直接量的影響因素進(jìn)行全面了解，然后進(jìn)行必要的測量，然后在此基礎(chǔ)上再利用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，所得出的計(jì)算結(jié)果就是不確定度。

有數(shù)據(jù)表明，四項(xiàng)力學(xué)性能構(gòu)成了間接量，通過對(duì)試樣圓形截面進(jìn)行計(jì)算就可以得到結(jié)果，但是如果截面處于矩形的狀態(tài)，那么將就可以得到不確定度測定結(jié)果，具體如下圖。

3 誤差分析

金屬材料的力學(xué)性能不確定度評(píng)定一般由直量和間接量共同組成，其中直量是進(jìn)行間接量的基礎(chǔ)，對(duì)金屬材料的不確定度測定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生直接的影響，因而在具體的測量中，加強(qiáng)直量的可靠性防護(hù)極為重要。在測定直接量時(shí)，力學(xué)往往會(huì)從標(biāo)定工具測量基準(zhǔn)、工具基準(zhǔn)測量以及測量工具這三個(gè)方面著手。其中標(biāo)定工具精準(zhǔn)測量是這三者中測量精度最高的基準(zhǔn)，其對(duì)金屬材料的不確定度測量的精準(zhǔn)性影響也最大。另外測量工具的精度會(huì)明顯低于基準(zhǔn)，這是在具體測量評(píng)定中需要關(guān)注的事情。在采用測量標(biāo)定工具基準(zhǔn)對(duì)測量工具進(jìn)行檢測時(shí)，檢測人員在不注意的狀態(tài)下會(huì)將測量基準(zhǔn)值作為真值，然后再在相同條件下對(duì)這兩種參數(shù)值進(jìn)行比較，得出其差值，如果差值大小在規(guī)定范圍內(nèi)，則說明測量工具精度有效。當(dāng)采用測量工具測試測量樣品時(shí)，測量到的值會(huì)存在一定的誤差，如果在測試過程中將設(shè)備的分辨誤差也考慮在內(nèi)，那么會(huì)使實(shí)際測量值的誤差更大。因此在具體的測試當(dāng)中，評(píng)定人員要合理選擇測試方法和手段，避免誤差過大影響最終評(píng)定結(jié)果。

4 總結(jié)

綜上，將金屬材料的力學(xué)性能呢個(gè)分為直量和間接量，然后對(duì)其量值進(jìn)行分析，之后再在直量不確定度的基礎(chǔ)上獲取其他不確定度，最后再將其利用間接公式算法合成間接不確定度，最終就能夠得到金屬材料力學(xué)性能不確定度的測定結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

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