高密度聚乙烯硅芯管拉伸屈服強度不確定度的評定

陳 東,褚學(xué)軍,臧金秋,孔祥祥,楊 凱,孫晨磊

(青島市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院,山東 青島 266000)

1 引 言

聚乙烯硅芯管是指用高密度聚乙烯擠出成型為管材外層,用高密度聚乙烯粉料摻混一定比例摩擦系數(shù)小的硅烷類潤滑劑擠出成型為管材內(nèi)層的復(fù)合管。我國針對該產(chǎn)品制定了推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24456—2009《高密度聚乙烯硅芯管》[1],其拉伸屈服強度是一項非常重要的物理指標(biāo),是指材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力,即出現(xiàn)應(yīng)力不增加而應(yīng)變增加時的最初強度[2],該值可能小于能達(dá)到的最大強度。拉伸屈服強度可以作為不同材料的質(zhì)量比較和產(chǎn)品驗收的依據(jù),還可以作為使用性能指標(biāo)和工程設(shè)計依據(jù)[3]。

試驗中的真值在理論上是無法獲得的,傳統(tǒng)上使用誤差來評價結(jié)果準(zhǔn)確與否的方法具有很大的局限性,而使用不確定度進(jìn)行評定更為合理[4]。為了確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性,在實際應(yīng)用中,一般采用測量不確定度進(jìn)行表征,從而評定被測量值所處范圍[5]。陳東分析了塑料購物袋封合強度的不確定度,通過試驗測試,研究產(chǎn)生不確定度的主要分量,計算得到擴(kuò)展不確定度[6]。

2 試驗部分

2.1 儀器設(shè)備

UTM電子拉力試驗機(承德市金建檢測儀器有限公司);CH-1-ST臺式測厚儀(上海六菱儀器廠);游標(biāo)卡尺(上海量具刃具廠有限公司)。

2.2 測試方法

按照GB/T 8804.3—2003《熱塑性塑料管材 拉伸性能測定 第3部分:聚烯烴管材》[7]制備試樣,以100mm/min進(jìn)行拉伸試驗,試樣拉伸過程中出現(xiàn)屈服點的強度即為聚乙烯硅芯管的拉伸屈服強度。

2.3 試驗測試環(huán)境

按照GB/T 2918—2018《塑料 試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境》的規(guī)定,試驗在恒溫恒濕實驗室進(jìn)行,溫度23℃±2℃,相對濕度:50%±5%。

2.4 數(shù)學(xué)模型

拉伸屈服強度公式為:

式中,σt為拉伸屈服強度;A為試樣截面積;b為試樣寬度;d為試樣厚度;P為試樣屈服時的拉力。

3 不確定度的來源

拉伸試驗過程中,引入不確定度的來源包括:(1)拉力機重復(fù)測試帶來的不確定度;(2)寬度、厚度測量過程中帶來的不確定度;(3)拉力機校準(zhǔn)引入的不確定度;(4)其他因素。因試驗在恒溫恒濕環(huán)境中進(jìn)行,故溫濕度對結(jié)果的影響較小,可以忽略。

4 不確定度的評定

4.1 測量不確定度的A類評定

在相同條件下,樣品重復(fù)性測試的變動性產(chǎn)生了不確定度的A類來源,對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[8],按照GB/T 24456—2009《高密度聚乙烯硅芯管》的要求,本次試驗中共測試3個試樣,試驗結(jié)果如表1所示。

表1 試驗結(jié)果

A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度U0:

4.2 測量不確定度的B類評定

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc

A類和B類不確定度不相關(guān),故:

=0.29MPa

4.4 擴(kuò)展不確定度U

U=kUc,取包含因子k=2,故U=2×0.29=0.58MPa。

4.5 測量不確定度報告

拉伸屈服強度σt=(25.09±0.58)MPa,其中擴(kuò)展不確定度U=0.58MPa。

5 結(jié)束語

影響高密度聚乙烯硅芯管拉伸屈服強度測量不確定度的因素很多,通過對不確定度引入量的計算,可以看出,重復(fù)性測量對其影響的占比最大,其他分量影響較小。