建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服強度檢測結(jié)果的不確定度分析

王維春（紅河州質(zhì)量監(jiān)督綜合技術(shù)檢測中心，云南 紅河661100）

1 前言

近幾年來，隨著國家宏觀經(jīng)濟的快速發(fā)展，西部大開發(fā)、振興東北、以及近年來投資建設(shè)的南水北調(diào)、北京奧運場館等一大批舉世矚目的特大型建設(shè)項目和能源、交通、通信、水利、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境改造、城市商業(yè)中心、住宅建設(shè)等重點項目建設(shè)，建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材被廣泛用于各行各業(yè)。建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材的質(zhì)量好壞直接影響著工程質(zhì)量，建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服強度是（PVC-U）管材質(zhì)量好壞的一個重要性能指標。然而，通常在試驗室測量所檢測的結(jié)果，僅僅表示被測量的近似值或估計值，為了能夠合理評定被測量值的分散性，真實反映整個測量過程可靠性，有必要對測量結(jié)果的準確度給以說明，使測量結(jié)果真實性增強。

根據(jù)《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》GB/T5836.1-2006、《熱塑性塑料管材拉伸性能測定第2部分》GB/T8804.2-2003、《測量不確定度評定與表示》JJF1059-1999，對建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材拉伸屈服強度檢測結(jié)果的不確定度評定，分析了不確定度產(chǎn)生的來源和因素。

2 試驗方法概述

2.1 試樣規(guī)格

試驗選取規(guī)格為Φ110mm×3.2mm建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材材料。

2.2 試驗儀器

數(shù)顯式拉力試驗機0.01kN;游標卡尺0.02mm。

2.3 試驗過程

首先是制備試樣，同一種規(guī)格尺寸材料在同一套模具上注射擠出10支Ⅰ型樣品；測量試樣厚度、寬度，計算截面積；然后調(diào)節(jié)拉力試驗機，在5kN檔進行測量；讀取試樣在拉伸過程中達到屈服時的力值，根據(jù)公式計算出拉伸屈服強度。

3 數(shù)學模型

σt=f(Ft,b,t)=Ft/S0=Ft/b.t(1)

式中：σt為拉伸屈服強度（N/mm2）;Ft為屈服應(yīng)力；S0為橫截面積（mm2）;b為試樣寬度（mm）;t為試樣厚度mm。

表1 測試數(shù)據(jù)

4 不確定度評定

4.1 不確定度因素來源及分析

根據(jù)公式（1），在檢測過程中不確定度有以下幾個方面：

1拉伸屈服強度重復測量引入的A類標準不確定度u11；（2）寬度和厚度重復測量引入的A類標準不確定度u31和u41；（3）屈服應(yīng)力引入的B類標準不確定度u21和u22；（4）游標卡尺引入的B類標準不確定度u31和u42。

4.2 標準不確定度分量

4.2.1 拉伸屈服強度相對不確定度U(PreL)

4.2.2 拉伸屈服強度重復性試驗所引起的不確定度U11

拉伸屈服強度10次測量引入的A類標準不確定度u11，10次的測試數(shù)據(jù)具體見表1。

故拉伸屈服強度σt平均值為：=41.03MPa

所以標準不確定度：u11=MPa

4.2.3 拉伸屈服強度相對不確定度則為：

4.2.4 屈服應(yīng)力引入的B類標準不確定度UFrel

為屈服應(yīng)力Ft的測量不確定度來源于數(shù)顯拉力試驗機的測量不確定度和校準的不確定度兩方面。

1）使用數(shù)顯式拉力試驗機的測量屈服應(yīng)力不確定度u21，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的使用說明書資料，該機的不確定度U95=1.0%，以正態(tài)分布估計，則

2）剛校準過的該數(shù)顯拉力試驗機校準誤差為±0.002KN,則置信區(qū)間半寬為0.2%。以正態(tài)分布估計，故

3)屈服應(yīng)力相對合成不確定度為：

4.2.5 寬度相對不確定度U（berl）

1)由測量者測量引起的測量誤差在±0.04mm,則置信半寬為0.04,以距形分布估計，

2)游標卡尺引入的B類標準不確定度u32。

因為測量所用的游標卡尺的測量精度為0.02mm,以距形分布估計，

3)寬度合成不確定度

4)寬度相對合成不確定度

根據(jù)檢驗，按所依據(jù)信息來源的可信度估計寬度的相對不確定度：因自由度為50

4.2.6 厚度相對不確定度U（terl）

1)由測量者測量引起的測量誤差在±0.04mm,則置信半寬為0.04,以距形分布估計，

2)游標卡尺引入的B類標準不確定度u42。

因為測量所用的游標卡尺的測量精度為0.02mm,以距形分布估計，

3)寬度合成不確定度

4)寬度相對合成不確定度

根據(jù)檢驗，按所依據(jù)信息來源的可信度估計寬度的相對不確定度：因自由度為50

4.2.7 合成相對不確定度為U合

U合=1.97%

4.2.8 拉伸屈服強度不確定度

Uc=41.03×1.97%=0.81MPa

4.2.9 拉伸屈服強度擴展部確定度

按正態(tài)分布進行擴展不確定度評定，取置信概率為95%，則包含因子K=2,擴展不確定度為：

U=2×0.81=1.62MPa

4.2.10 結(jié)果表示

σt=41.03±1.62MPa

5 結(jié) 語

從上述不確定度分量分析來看，寬度和厚度的測量對拉伸屈服強度的不確定度因素影響較小，而測量屈服應(yīng)力所使用的數(shù)顯式拉力試驗機對拉伸屈服強度不確定度影響較大，因此，在每次試驗前，應(yīng)檢查儀器設(shè)備，調(diào)整施壓速度，正確操作，以減少不必要的不確定因素來源。

[1]《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》GB/T5836.1-2006

[2]《熱塑性塑料管材拉伸性能測定。第2部分》GB/T8804.2-2003

[3]《測量不確定度評定與表示》JJF1059-1999

[4]張進京，石材壓縮強度檢測結(jié)果不確定度分析，中國建材科技，2010.4