聚丙烯树脂拉伸屈服应力测定的不确定度评定与表示李翠梅--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

聚丙烯树脂拉伸屈服应力测定的不确定度评定与表示李翠梅

发表时间：2020/7/22 来源：建筑模拟2020年第6期作者：李翠梅赵亚军赵亮

[导读] 通过对聚丙烯树脂拉伸试验中试样宽度和厚度、负荷、环境温度、重复性测量等因素的分析，评估其不确定度分量，计算合成不确定度，最终给出聚丙烯树脂拉伸屈服应力的标准不确定度和扩展不确定度及其表示。

        李翠梅赵亚军赵亮
        久泰能源<准格尔>有限公司质检部鄂尔多斯 017100
        摘要：通过对聚丙烯树脂拉伸试验中试样宽度和厚度、负荷、环境温度、重复性测量等因素的分析，评估其不确定度分量，计算合成不确定度，最终给出聚丙烯树脂拉伸屈服应力的标准不确定度和扩展不确定度及其表示。
        关键词：拉伸屈服应力；聚丙烯；不确定度

        1实验部分
        1.1实验方法及原理
        实验按照GB/T 1040.2-2006 《塑料拉伸性能的测定地2部分：模塑和挤塑塑料的实验条件》规定进行。
        在恒速移动的万能材料试验机上，将1A型哑铃型标准试样进行拉伸，按要求记录试样在不中断拉伸过程中或当其断裂时的应力以及伸长率。试样的横截面为矩形，试样由符合GB/T 17037.1-2019规定的注塑机和GB/ISO A1型模具通过注塑制备而成，注塑条件符合GB/T1040.1-2019和GB/T1845.2-2006标准相关规定。试样平行部分的宽度和厚度采用测厚仪测量，在试样中部5mm内对宽度和厚度分别测定三次，取宽度、厚度平均值来计算试样的原始横截面积。试样的状态调节按照GB/T 12670-2008 6.3规定调节40小时。试验在GB/T 2918-2018规定的标准环境下进行。拉伸屈服应力以屈服点时的负荷除以试件的原始横截面积来表示。
        1.2 实验仪器及工具
        万能材料试验机：5965B-E2型，Instron（英斯特朗），美国
        手持式测厚仪：ID-C112XBS型，Mitutoyo（三丰），日本
        恒温恒湿试验箱：JTH-225P-A型，上海简沪
        数显温湿度计：608-H1型，testo（德图），德国
        1.3 建立数学模型
         ………………………………………………（1）
        式中： ——拉伸屈服应力，MPa

        2 识别不确定度来源
        2.1不确定来源分析
        经分析，聚丙烯拉伸屈服应力测试结果的不确定度主要源于试样的宽度、厚度测量、负荷测量、环境温度控制及重复性测量引入的偏差。
        2.2 不确定度传播率

        3 各分量的不确定度评定
        表1 不确定度分量及评定方法

3.1 A类不确定度评定
        试验重复测定5次，结果如表2。
        表2 聚丙烯拉伸屈服应力5次重复测定结果

因试验重复测定5次，按极差法评定：

        3.2 B类不确定度评定
        3.2.1 试样宽度的不确定度
        试样宽度的不确定度主要源于测厚仪的示值误差，测厚仪的最大允许误差为0.01mm，以正态分布估计，则试样宽度的不确定度为：（mm）
        相对不确定度：
        3.2.2 试样厚度的不确定度
        试样厚度的不确定度主要源于测厚仪的示值误差，测厚仪的最大允许误差为0.01mm，以正态分布估计，则（mm）
        相对不确定度
        3.2.3 负荷测量的不确定度
        负荷测量的不确定度来源于仪器校准的不确定度，万能材料试验机载荷传感器的最大允许误差为±0.5%，可视为均匀分布，则



        3.2.4 环境温度的不确定度
        材料标准GB/T 12670-2008《聚丙烯（PP）树脂》规定，聚丙烯样条需在温度（23±2）℃、相对湿度（50±10）%的环境条件下进行状态调节和拉伸试验。将同一批聚丙烯样条共15个随机分成3组，每组5个，分别在21℃、23℃、25℃下进行状态调节40小时，然后立即在对应环境温度下进行拉伸试验，测得的拉伸屈服应力结果如下表3。
        表3不同温度下聚丙烯树脂屈服应力测定结果

由于在高分子材料的力学性能测试中测试环境温度与测试结果没有明确的计算公式相对应，所以只能将其归入B类不确定度评定范围。上表中数据表明，在标准允许的（23±2）℃范围内，聚丙烯拉伸屈服应力测得的最大值和最小值分别为33.0Mpa、31.9Mpa，差值为1.1Mpa，参照仪器的测量方法确定环境温度对聚丙烯拉伸屈服应力的最大影响为1.1Mpa。
        以均匀分布估计，则：
         （Mpa）
        相对不确定度：

        4 合成不确定度
        聚丙烯拉伸屈服应力相对合成不确定度计算为：


        5 扩展不确定度
        取包含因子k=2，得到聚丙烯树脂拉伸屈服应力测量结果的扩展不确定度： =0.73×2=1.46（Mpa）
        6 结论
        聚丙烯树脂拉伸屈服应力32.4 MPa的扩展不确定度U=1.46Mpa（k=2），它是由标准不确定度0.73Mpa乘以2得到的。