大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測

吳桂昌

(漯河經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)局,河南漯河 462000)

材料產(chǎn)生均勻塑性變形的應(yīng)力上限值即為材料的抗張強(qiáng)度[1],也稱為抗拉強(qiáng)度。抗張強(qiáng)度檢測值能夠描述材料對拉伸破壞的抵抗能力,是材料力學(xué)性能評價的主要指標(biāo)之一[2]。絕緣老化前的抗張強(qiáng)度檢測不僅是電線電纜日常檢測過程中最為普遍的檢測項目,同時也是電線電纜安全性檢測的關(guān)鍵指標(biāo)[3]。檢測電線電纜絕緣老化前的抗張強(qiáng)度,能夠確定其生產(chǎn)過程中存在的工藝缺陷,判斷電線電纜所用絕緣材料的性能好壞[4]。

在大型建筑中,普遍使用大量的、不同型號的電線電纜[5],因此準(zhǔn)確檢測大型建筑中電線電纜絕緣老化前的的抗張強(qiáng)度成為大型建筑安全性能檢測的主要內(nèi)容之一。當(dāng)前普遍使用的萬能試驗機(jī)檢測方法在檢測過程中易受外界因素影響[6],令檢測結(jié)果存在一定誤差。本文在萬能試驗機(jī)檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上,分析導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差的主要影響因素,并對各影響因素的影響程度進(jìn)行確定,以此獲取更為精準(zhǔn)的抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果。

1 電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測方法

1.1 抗張強(qiáng)度檢測流程

利用萬能試驗機(jī)檢測電線電纜的抗張強(qiáng)度,檢測過程重復(fù)多次,采集檢測結(jié)果。分析影響萬能試驗機(jī)檢測結(jié)果誤差的主要因素,并計算各因素對檢測結(jié)果的影響程度,合成各因素的影響程度,確定最終檢測結(jié)果。

1.2 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型

依據(jù)大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測原理[7],構(gòu)建電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度Rm計算公式,公式描述如下:

式(1)中,Fm、A分別為電線電纜絕緣老化前斷裂時的應(yīng)力和截面積,Ej、ξj分別為電線電纜絕緣老化前外徑平均值和絕緣厚度平均值。

1.3 檢測結(jié)果影響因素分析

分析式(1)得到,造成電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果產(chǎn)生波動的主要因素包括三點(diǎn)[8],分別是:(1)電線電纜絕緣老化斷裂時的應(yīng)力Fm的檢測；(2)電線電纜絕緣老化前外徑平均值Ej的檢測；(3)電線電纜絕緣老化前絕緣厚度平均值ξj的檢測。

影響電線電纜絕緣老化前斷裂時的應(yīng)力Fm檢測結(jié)果的主要因素包括檢測方法隨機(jī)誤差、檢測系統(tǒng)示值的隨機(jī)誤差、檢測系統(tǒng)造成的系統(tǒng)誤差等檢測力值。檢測電線電纜絕緣老化前外徑平均值Ej和絕緣厚度平均值ξj時均采用投影儀對不同樣品分別取樣檢測。由此可知,電線電纜絕緣老化前外徑平均值Ej和絕緣厚度平均值ξj的確定同樣受檢測人員讀數(shù)的隨機(jī)誤差與投影儀的系統(tǒng)誤差影響。雖然數(shù)學(xué)模型內(nèi)未列出環(huán)境溫度,但在實際檢測過程中,檢測環(huán)境的溫度對于檢測結(jié)果也產(chǎn)生一定影響。通常情況下,電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測環(huán)境的溫度應(yīng)控制在21℃至25℃之間,因此在檢測電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度時,需確保檢測環(huán)境溫度的穩(wěn)定性,以此降低檢測環(huán)境溫度對抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果的影響。根據(jù)影響因素影響程度的傳播定律得到抗張強(qiáng)度Rm影響因素的影響程度為u2（Rm):

式(2)中,F?m表示Fm的靈敏系數(shù),jE? 表示Ej的靈敏系數(shù),ξj? 表示ξj的靈敏系數(shù),mR? 表示Rm的靈敏系數(shù),u2（Fm)表示Fm檢測過程中影響因素的影響程度,u2（Ej)表示Ej檢測過程中影響因素的影響程度,u2（ξj)表示ξj檢測過程中影響因素的影響程度。

1.4 影響因素的影響程度計算

1.4.1 檢測力值造成的影響程度計算

(1)檢測方法隨機(jī)誤差的影響程度計算

依照式(3)所示的貝塞爾公式:

式(3)中,為拉力值檢測標(biāo)準(zhǔn)差,近似等于檢測系統(tǒng)隨機(jī)誤差的影響程度,n和y分別表示檢測系數(shù)和包含因子。

(2)檢測系統(tǒng)示值的影響程度計算

通常電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測系統(tǒng)的示值誤差限為-1% 至1%,誤差分布滿足均勻分布,設(shè)y值為由此確定相對影響程度為

(3)檢測系統(tǒng)誤差的影響程度計算

用θx表示檢測系統(tǒng)分辨力,其值為0.01N,得到系統(tǒng)誤差影響程度計算公式:

考慮以上不同因素所造成的影響程度彼此之間不存在相關(guān)性,因此檢測力值造成的影響程度可利用式(5)描述:

1.4.2 檢測樣品尺寸測量的影響程度計算

(1)尺寸檢測重復(fù)性的影響程度

大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測過程中,通常檢測1 次,也就是 值為1,測量結(jié)果服從正態(tài)分布,設(shè)其對檢測結(jié)果的影響程度如下:

(2)投影儀示值誤差的影響程度計算

大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測過程中所使用的投影儀示值誤差控制在-0.01mm 至0.01mm之間,誤差分布滿足均勻分布,設(shè)y值為,由此得到:

考慮以上不同因素所造成的影響程度彼此之間不存在相關(guān)性,因此檢測樣品尺寸測量的影響程度計算公式如下:

1.4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)影響程度計算

由于大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測過程中,檢測力值和檢測樣品尺寸對抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果造成的影響程度間不存在相關(guān)性,因此可采用方和根的公式與數(shù)學(xué)模型計算靈敏系數(shù),得到合成標(biāo)準(zhǔn)對電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果的影響程度:

1.4.4 擴(kuò)展影響程度

設(shè)k值為2,此區(qū)間內(nèi)包含大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果部分的95%,由此得到擴(kuò)展影響程度計算公式:

則大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果為Rm±W。

2 實例分析

為驗證本文提出的大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測方法的性能,選取某大型建筑中使用的未絕緣老化的KYJVP27 型號電線電纜。在其中截取一部分作為研究對象,利用本文方法檢測其抗張強(qiáng)度,所得結(jié)果如下。

2.1 檢測結(jié)果

采用CMT6104 型萬能試驗機(jī)檢測KYJVP27 型號電線電纜抗張強(qiáng)度,利用本文方法確定KYJVP27 型號電線電纜抗張強(qiáng)度檢測過程中各影響因素對于抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果的影響程度,結(jié)果見表1。

表1 各影響因素影響程度計算結(jié)果Table 2 Calculation results of influence degree of each influencing factor

基于表1 中所示數(shù)據(jù),利用本文方法中的式(10)合成標(biāo)準(zhǔn)影響程度:

由此利用本文方法得到KYJVP27 型號電線電纜抗張強(qiáng)度最終檢測結(jié)果為14.11±0.48 N/mm2。對比該型號電線電纜實際精準(zhǔn)值14.11±0.50 N/mm2,可知本文方法能夠準(zhǔn)確得到抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果。

2.2 檢測結(jié)果穩(wěn)定性

利用本文方法計算5 種不同型號電線電纜的抗張強(qiáng)度,所得結(jié)果見表2。

表2 本文方法抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果Table 2 Test results of tensile strength of this zmethod

分析表2 得到,本文方法對所選5 種電線電纜的抗張強(qiáng)度進(jìn)行計算,所得結(jié)果均與各電線電纜的實際抗張強(qiáng)度一致,由此說明本文方法具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測是保障大型建筑用電安全性的主要方式。為保障抗張強(qiáng)度建筑結(jié)果的準(zhǔn)確性,本文研究一種大型建筑中電線電纜絕緣老化前抗張強(qiáng)度檢測方法。在萬能試驗機(jī)抗張強(qiáng)度檢測結(jié)果基礎(chǔ)上,分析影響檢測結(jié)果精度的各主要因素,由此得到更為精準(zhǔn)的檢測結(jié)果。需要注意的是,本文方法檢測時需保障檢測過程的溫度與拉伸速率等要素符合檢測標(biāo)準(zhǔn)。