在壓縮試驗機試驗過程中中,試樣直至破裂(脆性材料)或產生屈服(非脆性材料)時所承受的zui大壓縮應力。計算時采用的面積是試樣的原始橫截面積。在沒有明顯屈服點的場合,可以用預先設定的偏置屈服點的壓應力來定義。壓縮強度也是一個重要的力學量,它表征材料抵抗壓縮載荷而不失效的能力。
壓縮試驗機測量過程:
壓縮強度以試驗過程中zui大破壞力除以受壓面積表示(在溫度和其它條件不變時)
式中:
P—壓縮強度,MPa
F—zui大破壞力,kN
L—試樣的長度,mm
B—試樣的寬度,mm
于是模型如下:
式中:
—重復性試驗所引起的不確定度
—zui大破壞力的測量不確定度
—長度的測量所引起的不確定度
—寬度的測量所引起的不確定度
測試數據見下表1所示。
表1 壓縮強度測試數據
序號 長 度
L(mm) 寬 度
B(mm) 破壞力
F(kN) 壓縮強度
P(MPa)
1 50.0 50.5 204.2 80.87
2 50.0 50.5 255.8 101.31
3 50.0 50.0 172.4 68.96
4 50.5 50.0 219.4 86.89
5 50.0 50.5 223.4 88.48
6 50.5 50.0 230.4 91.25
7 50.0 50.0 189.8 75.92
8 50.0 50.0 196.2 78.48
9 50.5 50.5 240.4 94.27
10 50.0 50.5 234.6 92.91
平均值(X) 50.2 50.2 216.7 85.93
偏差(S) —— —— —— 9.77
標準不確定度(U1) —— —— —— 3.09
相對標準不確定度(Ur/%) —— —— —— 3.60
3.1 計算重復性試驗所引起的不確定度
10個樣品的壓縮強度P的平均值為X=85.93MPa,偏差= 9.77MPa,以上述試驗的算術平均值為測量結果,其測量結果的標準不確定度為U1==3.09 MPa。
因此,由測量重復性引入的相對不確定為:
= U1/X=3.09/85.93=3.60%
3.2zui大破壞力的測量不確定度
zui大破壞力F的測量不確定度來源于儀器的測量不確定度、讀數不確定度和儀器校準的不確定度三個方面
(1)儀器的測量不確定度
若儀器的測量不確定度為U95=1.0%,以正態分布估計,于是標準不確定度為:
=1.0%/1.960=0.51%(k95=1.960)
(2)儀器的校準不確定度
查證書知儀器校準不確定度為U95=0.3%,以正態分布估計,于是標準不確定度為:
=0.3%/1.960=0.15%(k95=1.960)
(3)讀數不確定度
儀器的zui大刻度為1000kN,讀數為0.1 kN。測試范圍一般選在儀器的量程的20%~90%,以矩形分布估計,故標準不確定度為:
=0.1/1000/=0.0058%(k=)
因此zui大破壞力F的測量不確定度為:
=0.53%
3.3長度的測量所引起的不確定度
(1)根據標準規定,長度的測量值到0.5mm,以矩形分布估計,則
=0.5/=0.2886 mm(k=)
(2)根據經驗估計,由操作者引入的測量誤差在±0.5mm,以矩形分布估計,則
=0.5/=0.2886 mm(k=)
兩者合成得長度測量的標準不確定度為:
mm
則相對不確定度為:
=0.4079/50.2=0.81%
3.4寬度的測量所引起的不確定度
(1)根據標準規定,寬度的測量值到0.5mm,以矩形分布估計,則
=0.5/=0.2886 mm(k=)
(2)根據經驗估計,由操作者引入的測量誤差在±0.5mm,以矩形分布估計,則
=0.5/=0.2886 mm(k=)
兩者合成得長度測量的標準不確定度為
mm
則相對不確定度為
=0.4079/50.2=0.81%
3.5 不確定度分量匯總表
不確定度分量匯總如表2所示。
==3.81%
P(X)=85.93Mpa
合成標準不確定度為
= P(X)=85.93Mpa×3.81%=3.27MPa
6擴展不確定度
取包含因子k=2,置信概率為95%
U=k=2×3.27 MPa =6.54 MPa
7 測量不確定度的報告
壓縮試驗機干燥壓縮強度 P=(85.93±6.54)Mpa。其中擴展不確定度U=6.54Mpa是由標準不確定度=3.27Mpa乘以包含因子k=2得到的。
表2不確定度分量匯總表
測量不確定來源 誤差限 分布 /mm /% ci /%
1 重復性 3.60% 1 3.60%
2 壓力測量 0.53% 1 0.53%
儀器測量 1.0% 正態 0.51%
壓縮試驗機標準 0.3% 正態 0.15%
測量讀數 0.01% 矩形 0.0058%
3 長度測量 0.81% 1 0.81%
標準規定 0.5 矩形 0.2886
人員測量 0.5 矩形 0.2886
4 寬度測量 0.81% 1 0.81%
標準規定 0.5 矩形 0.2886
人員測量 0.5 矩形 0.2886
合成標準不確定度:=3.81%
=3.27MPa