測量不確定度在鋼材力學性能檢驗中的應(yīng)用

周亮

摘 要：隨著各行各業(yè)經(jīng)營規(guī)模的不斷擴大，產(chǎn)品質(zhì)量問題也成為人們所關(guān)注的焦點，因為現(xiàn)在大多數(shù)的產(chǎn)品控制要點，往往只關(guān)注對產(chǎn)品實效性能的影響，但是實際控制過程中，往往忽視產(chǎn)品檢測過程中其他因素對檢測結(jié)果的影響，比如，人為因素、機械設(shè)備因素等，鑒于此就會對最終的測量結(jié)果造成影響。所以本文就測量不確定度，在鋼材力學性能檢測中的應(yīng)用展開分析，希望以下論述觀點可以為相關(guān)人員提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：測量不確定度;鋼材力學性能檢驗;應(yīng)用

這幾年來，隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科學技術(shù)水平也得到提升，相應(yīng)的產(chǎn)品科技含量和性能也變得越來越高，這就對相應(yīng)的檢測技術(shù)提出了更高要求，要采取有效地技術(shù)手段來對產(chǎn)品進行檢測，其中測量不確定度就是對檢測結(jié)果質(zhì)量的一種定量表征，檢測結(jié)果質(zhì)量越低，說明水平越低，所以測量不確定度在鋼材力學檢測中的應(yīng)用具有現(xiàn)實意義。

一、測量不確定度的來源

測量不確定的來源主要有以下幾點[1]。第一，被測量對象。被測量對象主要指接受測量的特定量值，簡單來講，就是對相應(yīng)的鋼材進行特定量值的測量，當然這也是需要對測量對象全面理解的前提基礎(chǔ)上展開，因為如果對其定義不明確，是會造成測量結(jié)果產(chǎn)生誤差的。第二，測量設(shè)備。測量設(shè)備主要是指，檢測過程中所使用的設(shè)備工具，這也是測量人員需要充分考慮的因素，因為測量儀器也會對最終測量結(jié)果造成誤傷。第三，測量環(huán)境。測量環(huán)境大多數(shù)是指實驗環(huán)境條件，它也會影響鋼材測量最終的結(jié)果。第四，測量人員。測量人員經(jīng)驗、技術(shù)水平、工作態(tài)度，也需要我們充分考慮在其中。第五，測量方法。測量方法的正確與否，也將影響著最終的測量結(jié)果，因此要采取合理測量方法對鋼材力學性能檢驗。

二、測量不確定度的分類

測量不確定度主要有以下類別。第一類別，1A類別不確定度，其主要是指對同一個鋼材進行多次重復(fù)測量，但最終所得的結(jié)果卻存在著差異性，一般情況下，我們主要是圍繞鋼材測量列的算術(shù)平均值來評定結(jié)果，通過測量數(shù)據(jù)可以了解到，測量列中單次測量所獲得的數(shù)據(jù)往往是不可靠性的，所以通常會運用貝塞爾公式計算，以此來提高測量數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性，這也是1A類評定不確定度的特點。第二類別，2B類不確定度，在對鋼材力學性能檢驗過程中，是不能夠取得觀測列并做統(tǒng)計分析的，當然也會由于時間不夠、資源不足而難以獲得，所以我們就需要根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)信息資料，對鋼材進行科學、合理地判斷和評估。

三、在鋼材力學性能檢驗中測量不確定度應(yīng)用的必要性

（一）鋼材表面檢驗工作的開展過程中應(yīng)用測量不確定度的必要性

在對鋼材進行質(zhì)量檢驗的過程中，產(chǎn)品的外形尺寸是一個十分重要的檢驗部分，例如，在針對鋼管類產(chǎn)品進行外形檢驗的過程中，定尺長度、外徑、橢圓度、壁厚都是重要的檢驗指標。而在針對棒材類產(chǎn)品外形進行檢驗的過程中，橫肋高度、內(nèi)徑、定尺長度、間距、縱肋高度等都需要進行測量不確定性檢驗。而在針對圓鋼類產(chǎn)品進行外形檢驗的過程中，定尺長度以及直徑是最重要的檢測指標。同時，在針對鋼板類產(chǎn)品進行外形檢驗的過程中，需要應(yīng)用測量不確定度檢驗產(chǎn)品的寬度、長度以及厚度等。在測量長度值的過程中，需重點測定兩點之間的距離，針對不同類型的產(chǎn)品，標準也存在較大的差異，合格產(chǎn)品需要保證所有指標都在范圍之內(nèi)，若相應(yīng)指標超出了范圍則可判定為廢品，由此可見，在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品進行測量不確定性檢查的重要意義。對于產(chǎn)品來說，測量質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。因此，在對鋼材力學性能進行檢驗的過程中，做好針對鋼材表面的檢驗工作十分有必要。

（二）鋼材力學性能實驗工作開展過程中測量不確定度應(yīng)用的必要性

在測量鋼材力學性能的過程中，拉伸實驗是最主要的手段，通過拉伸實驗，不僅可以確定鋼材自身的抗拉強度以及屈服強度，同時可以確定鋼材的斷后伸長率以及最大承受力、斷后收縮率等方面的指標，通常情況下，對上述指標進行測量的過程中都會通過讀取過度盤指針的方式，精確度可達0.25牛頓。但是，從現(xiàn)階段拉力實驗的開展情況來講，通常情況下都會應(yīng)用傳感器技術(shù)進行數(shù)據(jù)讀取，在讀取拉伸力的過程中不需要再通過讀取過度盤指針的方式，通過數(shù)字化的讀取方式來進行讀取，而在此過程中，能夠大大降低不確定度，甚至可以忽略不確定度。由此可見，伴隨著科學技術(shù)發(fā)展速度的加快，測量技術(shù)也越來越先進，不確定度對最終測量結(jié)果的影響也將越來越小，但是在實際操作的過程中，為了最大限度地保證測量結(jié)果的準確性，不確定度依然是一個十分重要的評價標準。

四、測量不確定度在鋼材力學性能檢驗中的應(yīng)用

（一）識別不確定度的來源

科學信息技術(shù)水平的提高，也提高了鋼材的性能和科技含量，而測量不確定度的來源往往有很多，比如，可能來自對測量過程環(huán)境影響不全面所致，也可能來自機械設(shè)備出現(xiàn)故障所致，當然也會來自取樣不具備代表性，這就需要檢測人員合理把控這些不確定因素，以此來提高鋼材力學性能檢測結(jié)果的精準性，對最終測量不確定度檢測結(jié)果具有重要意義，其重要性是我們不容忽視和小覷的。同時鋼材檢測力學性能檢測過程中，識別不確定度的來源，也會受到檢測人員工作經(jīng)驗、工作態(tài)度以及綜合素質(zhì)的影響，對模擬儀器的讀數(shù)也存在著人為的偏移等問題，再加上對相關(guān)檢測儀器操作有誤，或者是分辨能力不夠，都會引最終計算參量不準確的問題，均需要我們加以分析和辨別，因為只有這樣，才能夠?qū)⑦@些不確定因素控制在合理范圍內(nèi)，大幅度提高鋼材力學性能檢驗的質(zhì)量，且將誤差降到最小。

（二）建立有效的數(shù)學模型

我們還可以通過建立數(shù)學模型，來發(fā)揮測量不確定度在鋼材力學性能檢驗中的應(yīng)用意價值，而數(shù)學模型的建立，需要通過掌握各個入量之間的函數(shù)關(guān)系，這樣才能夠確保所建數(shù)學模型具備科學合理性。本身檢測的目的就是為了確定鋼材的量值，最終檢測結(jié)果是否具備科學性，也將影響著鋼材的力學性能，為此需要充分考慮多方因素來合理建立數(shù)學模型。

（三）不確定度計算和擴展

在構(gòu)建好數(shù)學模型之后，我們還應(yīng)當對鋼材進一步計算，對相應(yīng)的分量不確定度展開全方位的分析，這需要根據(jù)分量的特點來進行準確的評估和計算，計算的方法也要合理地選用，因為不同的方法最終所測量的數(shù)據(jù)也存在著差異，通常所采用的方法是，將各個標準不確定度分量平方后求和[2]。此外，我們還可以適當?shù)赝卣共淮_定度，因為在對鋼材力學性能檢驗過程中，往往需要給出特定置信水平下的擴展不確定度，這樣才能夠提高最終測量結(jié)果的質(zhì)量，結(jié)果顯示，測量結(jié)果質(zhì)量越高，說明水平越高，反之，水平越低。

五、討論

首先，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在對鋼材力學性能檢驗過程中，我們可以借助測量不確定度得出以下結(jié)論，具體從以下幾點展開分析。第一，測量的結(jié)果。檢驗結(jié)果表明有可能發(fā)生混爐的現(xiàn)象，此現(xiàn)象充分地說明鋼材化學成分存在不均勻的現(xiàn)象，這也正是借助測量不確定度檢驗鋼材力學性能的一個原因所在。同時測量不確定度也與產(chǎn)品自身的規(guī)格存在著較大的關(guān)系，比如，倘若產(chǎn)品規(guī)格越大，它的相關(guān)測定值不確定度的評定結(jié)果也會隨之變大，由此可見，鋼材力學性能檢驗的結(jié)果與自身規(guī)格存在著密不可分的關(guān)系，即使是同一批號的鋼材，但是因規(guī)格大小存在差異，也會致使最終測量不確定的評定結(jié)果存在著差異。

其次，在測量不確定度對鋼材力學性能檢驗過程中，還會受到其他因素的影響，鑒于這些因素致使最終評定結(jié)果存在著差異，所以還應(yīng)對這些因素加以評定和分析。一般情況下，主要是通過改變應(yīng)變速率來對鋼材力學性能檢驗，也要在標準允許的范圍內(nèi)來對其性能進行檢測，最終的檢測結(jié)果顯示，在允許的范圍內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)變速率對鋼材性能會產(chǎn)生較大的影響，而對其性能影響較大的因素，反而體現(xiàn)在其他方面，比如，試驗機的分辨率、試驗機測量系統(tǒng)示值誤差，或者是人為方面讀數(shù)誤差所致，也可能是其他方面的不確定因素。

最后，評定結(jié)果的應(yīng)用。在對鋼材力學性能檢驗過程中，最終的評定結(jié)果我們也應(yīng)充分利用起來，通常情況下，測量不確定度對鋼材力學性能檢驗的最終結(jié)果，主要被應(yīng)用在對產(chǎn)品質(zhì)量的評定上面，這樣才能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量符合生產(chǎn)經(jīng)營需求，在最大限度上滿足各行業(yè)發(fā)展需求。比如，我們通過篩選1～2組試驗來評定鋼材的性能，并控制在統(tǒng)一條件下，隨后就可以來對不同的鋼材進行測量不確定評定，當然，最終評定結(jié)果也存在著差異，而差異產(chǎn)生的原因有很多，可能是由于鋼材本身就存在著一定的隨機性所致。總而言之，測量不確定度在鋼材力學性能檢測中發(fā)揮著重要的作用，可以真實反映某一時間內(nèi)所生產(chǎn)鋼材產(chǎn)品質(zhì)量，以及反映產(chǎn)品的檢驗質(zhì)量是否合乎標準。

六、結(jié)語

綜上所述，科學信息技術(shù)水平的提升，人們對鋼材產(chǎn)品的性能也越來越重視，這就對檢測技術(shù)提出了更高的要求，要采取有效技術(shù)手段對鋼材力學性能加以檢驗，其中測量不確定度是力學性能檢測中常用的技術(shù)手段，可以檢測出鋼材的量子，而最終結(jié)果的可用性，完全取決于最終的檢測結(jié)果，所以我們也要對檢測過程中的諸多因素加以分析。

參考文獻：

[1]劉麗.測量不確定度在鋼材檢驗中的應(yīng)用[J].冶金管理，2019（05）：72+74.

[2]楊冠峰.測量不確定度在鋼材檢驗中的應(yīng)用[J].中國金屬通報，2018（04）：201+203.