不确定度在链条极限拉伸载荷测量中的应用

　　引言

　　不确定度是对测量结果质量的定量表征,测量结果的可用性很大程度上取决于其不确定度的大小。所以,测量结果必须附有不确定度说明才是完整、有意义的。不确定度的概念在测量史上相对较新,我国1999年发布技术规范[1]。国外的校准实验室和检验实验室都已广泛采用,而国内只有校准实验室在校准结果中应用较多,在检验实验室的检测结果(包括链条产品)中尚未被采用。由ISO/IEC17025转化的GB/T15481-2000[2]要求,检测实验室在报告检测结果时也要提供详细的不确定度说明或报告;而且,国外用户订购国产链条产品时,也要求所提供的检测报告中附有不确定度说明。可见,不论是为满足国家标准要求还是为了与国际接轨,都必须在链条产品的检测中引入不确定度。

　　本文通过大量试验和计算,给出链条极限拉伸载荷的不确定度计算方法,以便在链条行业中推广应用。

　　1　试验样品、设备及方法

　　1.1　试验样品

　　选精密滚子链中的16B 1规格链条作为试验样品,将样品解体5段,每段内链节4个、外链节3个,如图1所示。

　　1.2　试验设备

　　链条的极限拉伸载荷在材料试验机上进行,国标规定16B 1规格链条最小极限拉伸载荷为60 kN[3],则应选满量程300 kN的试验机进行试验。WE 30数显万能试验机的负荷衰减倍数:1、2、5三个衰减挡,负荷精度为示值的±1.0%。1倍挡的分辨力是0.1 kN,2倍挡的分辨力是0.01 kN,5倍挡的分辨力是0.01 kN。这里1倍挡满量程300 kN,2倍挡满量程150 kN,5倍挡满量程60 kN,显然应该选2倍衰减挡量程进行试验。

　　1.3　试验方法

　　将试样用专用夹具装夹在试验机上,保证没有附加应力,缓慢加载,直到将试样拉断为止,并将试验数据记录下来(注意:如果试样断裂发生在与夹具联接处,则此试验无效,应重新换样试验),试验数据如表1。

　　2　不确定度的计算

　　分析不确定度的来源和影响因素,应从测量的设备、人员、环境、方法及被测对象几个方面全面考虑,不可遗漏,也不可重复。在此试验中有以下因素:①试验机的示值精度引入的不确定度uF1。②试验机校准时由校准源引入的不确定度uF2。③数显表分辨力引入的不确定度uF3。④数值修约引入的不确定度uF4。⑤温度变化引入的不确定度uFT。⑥加荷速度引入的不确定度uFε。⑦如果示值是用刻度盘显示的,还有示值读取误差引入的不确定度uF7。计算不确定度首先计算各分量的标准不确定度:

　　(1)试验机的示值误差为±1%,可以认为示值出现在±1%内是等概率的,而落在该范围以外的概率几乎等于零,即为矩形均匀分布。将1%看作置信区间的半宽,由JJF1059-1999[1]表3可知包含因子 k= 3 ,所以试验机的B类相对标准不确定度为：