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金属材料力学性能测试不确定度的评定方法探讨

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：张皓媛

[导读] 摘要：在实验室质量体系中，测量不确定性的评估及其应用非常重要。

        西安近代化学研究所陕西西安 710065
        摘要：在实验室质量体系中，测量不确定性的评估及其应用非常重要。参与国家实验室认证的物理和化学测试实验室必须具备和应用评估测量不确定性的程序和能力。在物理和化学测试实验室，评估金属材料常规力学性能的不确定性是实验室批准的重要组成部分。本文分析了金属材料力学性能的不确定度评定方法，以供参考。
        关键词：金属材料；力学性能测试；评定方法
        引言
        将常规力学性能测试量进行分类，将其划分为直接量和间接量两类。通过实验值的可追溯性分析，直接值的不确定性源分为三部分进行分析。完成直接值的不确定性后，考虑由中的其他因素形成的不确定性，最后将这些不确定度分量进行合成。
        1金属材料的应用
        1.1吸声材料
        吸声是指入射声波既不反射也不透射，它的能量被材料吸收。而金属材料因其独特的孔洞结构，使其具有良好的吸声性能。采用不同直径的不锈钢纤维制备出了不同孔隙率的金属材料，研究结果表明，孔隙率越大，厚度越大，平均的吸声系数提高，吸声性能提高，与人造毛毡的吸声性能相比，明显优于其性能。金属具有优异的声学性能，可与高分子材料相媲美，是最好的声控材料，并能在高温下保持这些性能。
        1.2催化剂载体材料
        金属材料具有良好的韧性和导热性，经常用作催化支撑材料。由于其催化剂负荷高，接触面积大，三维结构大大提高了催化活性。金属材料在汽车尾气净化中，添加三元催化剂用于汽车尾气净化是控制汽车尾气的主要手段之一，主要部件为催化剂载体。催化剂载体的强度、热休克强度和陶瓷材料的导热性能有净化效果差，使用寿命短。由于使用了无泄漏加热催化剂，Fe-Cr-AI合金材料制备的载体可以大大缩短点火时间，提高点火温度。
        1.3热能存储材料
        太阳能的一个缺点是不能满足持续的需求，开发热能存储技术存储在晴天可用的热能，可以用来解决这一缺点，而存储介质是太阳系的重要组成部分，热能需要通过材料的化学和物理吸附，以化学和物理势的形式储存起来，这就导致需要具有较好的热物理性质的材料，而一般传统的金属材料具有较差的热物理性，恰好具有较好热物理特性的金属材料解决了这一难题。
        2分类对象
        在金属材料的力学性能试验中，有两种主要类型的不确定性评价对象分类，一种可以通过传感器、测量工具等直接确定。，通常称为直接体积。例如，Fm(最大测试力)可以直接通过传感器获得的位移曲线进行测量；此外，可以直接测量Lu断裂后的距离，样品的最小du断裂直径。另一个是基于复杂计算和分析的检索值，通常称为间接值，基于直接体积计算合成。例如Rm、Rp0.2、a、z等都是间接数量。维克斯硬度(HV)和布里内尔硬度(HB)的最终硬度值首先按缩进大小测量，因为HV和HB值计算公式中的变量只是缩进大小的测量值，其余值是常量，因此HV和HB值可以等同于此值，以便于计算分类如下:第一，直接，包括Fm、Rp0.2、du、d0、A0、B0、HRC、HRB、HV。A0和B0表示矩形断面的测试体积，A0表示原始样本厚度，B0表示原始样本长度宽度。二是间接值，包括Fm、Rp0.2、a、z等。
        3金属材料力学性能测试不确定度的评定方法
        3.1直接量评定
        针对直接量进行合理评定的时候，一般需要综合分析多个方面的问题：测量阶段引入的不确定度和测量系统自身实际携带的不确定度等，均是需要重点考虑的问题。

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在具体实践的阶段，将金属材料室内的温度拉伸试验中的最大力作为案例分析，其合成标准不确定，通常是由最大力数值引入特定的不确定度，测试系统自身的示值反映出的不确定度和测力计的不确定度共同构成了温度拉伸试验中的最大力。依照相关的试验设备差异分析，试验分度盘的误差以及示值等误差情况，均能直接影响到金属材料的力学性能不确定度，需要针对具体的情况，展开科学化的分析，进行合理的判断。微机控制试验设备时，示值以及分辨率的不确定度来源相对明确，但是因正常情况下误差出现的概率较小，可以将其忽略不计。对于部分表盘试验设备来说，不确定度的来源较为广泛，如工作人员在进行数据整合时的失误以及试验机度盘上的误差等，均能直接影响到最终的结果。
        3.2间接量
        通常情况下，间接数据量通常由测试人员使用复杂公式的直接测试结果量来计算。一般来说，为了评估间接的内容量，评估者可以分两步完成。一是评估基本情况。评估影响间接数量和直接数量的因素。二是使用公式进行操作，然后一切不确定性组织起来。研究表明，间接量由四个力学性质组成，可用圆形断面试验样品计算得出。如果显示横截面，您可以将u(d)变更为u(a0)和u(b0)。
        3.3误差评定
        （1）测量工具。所谓的测量工具，一般是为测量工作开展所提供的指定工具，其能够为测量工作的开展提供相对可靠的保障，也能为具体结果的获取提供可靠的支持。需要保证测量的工具拥有较高的精准度，甚至需要使其达到最高标准。（2）测量基准。其主要是依照测量工具诞生的一种概念，根据大量的实践结果表明，工具本身的精准度会在测量基准之下。在具体实践的阶段，运用测量基准对测量工具加以评定的时候，工作人员通常会习惯性地将测量基准数值作为真值进行处理，若是状况条件相一致，在测量基准值和测量工具值对比的过程中，能够获取两个数值的差值，如果此差值处于合理的范围内，可以分析出测量工具的精度符合一定的标准，反之，则不符合相关的规定。在运用测量工具针对测量的对象进行分析的时候，实际获取的差值会存在着明显的误差区间，如果再考虑测量设备实际存在的分辨率问题，则具体测量出的数值误差区间会明显增大，这些问题需要引起相关人员的关注，由此制定出科学化的针对性策略，确保测量的误差能够控制在合理的范围之内。
        3.4关于常规力学性能测量的误差传递评估说明
        根据上述金属材料常规力学性能测试数据的分类评价过程，可以看出一些规律。事实上，常规力学性能试验结果可分为直接和间接两类数据，体积不确定性的直接评价结果是体积不确定性间接评价的基础。测量工具的固有精度通常低于基准精度。a1是测量工具的测量范围，a1是测量范围a1内的测量仪器的测量误差间隔的半宽度，即测量仪器范围a1内的任何测量值a1，其实际值必须在间隔a1± b1内。当测量工具由测量基准检查时，通常作为一个真值处理，比较同等条件下测量工具的测量值与测量工具的测量值之间的差异，当该差异在一定范围内时，则认为测量工具合格。
        结束语
        综上所述，金属材料的力学性能分为直接量和间接量，分析了试验量的可追溯性，并通过三部分分析了直接量的不确定性。以直接量的不确定性为基础，得出其他因素的不确定性，然后综合这些不确定性组成部分，形成间接量的不确定性。这可以提高金属材料力学性能不确定性的评估效果。
        参考文献
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