金属材料弹性模量测量不确定度的评定

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1、金属材料弹性模量测量不确定度的评定王连庆王建国王红缨北京科技大学新金属材料国家重点实验室100083摘要：按照GB／T22315-2008《金属材料弹性模量和泊松比试验方法》的要求，在MTS－809材料试验机上完成了金属材料弹性模量的测试，用最小二乘法拟合，确定了材料的弹性模量。根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，对弹性模量的计算结果进行了不确定度的评定，结果表明，确定弹性模量的不确定度既要考虑A类不确定度，又要考虑B类不确定度。关键词：弹性模量；测量不确定度Evaluationonuncertaintyofmeasurementofelastici

2、tymodulusformetalmaterialWANGLianqing,WANGJianguo,WANGHongying(Statekeylabforadvancedmetalsandmaterials,Universityofscienceandtechnology,Beijing,100083)ABSTRACT：AccordingtoGB／T22315-2008Metallicmaterials-DeterminationofmodulusofelasticityandPoison’sratio,modulusofelasticityformetalmateri

3、alswasmeasuredonMTS-809testingmachine.Themodulusofelasticitywasdeterminedbyusingtheleastfittingsquares.BasedonJJF1059-1999evaluationandexpressionofuncertaintyinmeasurement,theuncertaintyofthemodulusofelasticitywasevaluated.BothuncertaintyoftypeAandtypeBshouldbeincludedinevaluatingtheunce

4、rtaintyofthemodulusofelasticitydeterminedbyusinglinefittingmethod.Keyword:Modulusofelasticity;uncertaintyofmeasurement弹性模量得测量分为动态法与静态法，本文用静态拉伸法测试了金属材料的弹性模量，利用最小二乘法拟合得到材料的弹性模量，对弹性模量的测量不确定度进行了评定。1弹性模量试验与计算方法试验所用的试验设备：MTS-809液压伺服材料试验机，进行数据采集的FlexTestGT控制器，两个引伸计分别为631.25C-20与631.12C-20引伸计、试验

5、机的载荷量程为100KN,准确度为0.5级，试样为直径为19.987mm圆棒，在试样两侧分别固定两个引伸计，准确度［1］为0.5级，满足GB／T22315-2008标准要求。重复加载与卸载之后，选取其中的一组载荷与应变的数据进行回归。最小二乘法计算弹性模量E的计算公式为：2k1kkk1k2EeSiieiSieieii1ki1i1i1ki1式中ei与Si分别为轴向应变与轴向应力,k为数据点数248个，根据（1）计算弹性模量为187.3GPa。利用上式进行弹性模量计算时，要求变异系数υ1在2％之内，所得的

6、弹性模量才有效。21121/k2100其中γ为相关系数：222k1kkk1kk1k222eSiieiSieieiSiSii1ki1i1i1ki1i1ki12.弹性模量的不确定度分量2.1弹性模量A类不确定度[2]线性回归引入的弹性模量A类不确定度为：k2k243uEA()SiSi(k2)eiei7.04210/3.867100.182GPai1i10.182相对不

7、确定度：u()E0.097%Aref,187.3式中S回归直线方程计算值，ei应变平均值。i2.2弹性模量B类不确定度影响弹性模量B类不确定度因素有：试验机力值，试样的面积测量与引伸计测量的应变。2.2.1轴向力的不确定度1）试验机的示值误差为0.5％，按均匀分布，则：0.5%u()F0.289%ref132）标准测力仪引入的相对标准不确定度MTS材料试验系统是采用0.1级的标准测力仪进行标定的，因此该标准测力仪的不确定度为0.1%,其包含因子为2，故此引入的相对标准不确定度为：0.1%u(F)0.05%2,ref223）计