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壓縮試驗機對材料壓縮強度如何計算

 更新時間:2012-06-18 點擊量:4273

       在壓縮試驗機試驗過程中中,試樣直至破裂(脆性材料)或產生屈服(非脆性材料)時所承受的zui大壓縮應力。計算時采用的面積是試樣的原始橫截面積。在沒有明顯屈服點的場合,可以用預先設定的偏置屈服點的壓應力來定義。壓縮強度也是一個重要的力學量,它表征材料抵抗壓縮載荷而不失效的能力。

           壓縮試驗機測量過程:

壓縮強度以試驗過程中zui大破壞力除以受壓面積表示(在溫度和其它條件不變時)

 

  式中:

 

  P—壓縮強度,MPa

 

  F—zui大破壞力,kN

 

  L—試樣的長度,mm

 

  B—試樣的寬度,mm

 

  于是模型如下:

 

  式中:

 

  —重復性試驗所引起的不確定度

 

  —zui大破壞力的測量不確定度

 

  —長度的測量所引起的不確定度

 

  —寬度的測量所引起的不確定度

3 計算測量不確定度的分量

  測試數(shù)據(jù)見下表1所示。

 

  表1 壓縮強度測試數(shù)據(jù)

 

  序號 長 度

 

  L(mm) 寬 度

 

  B(mm) 破壞力

 

  F(kN) 壓縮強度

 

  P(MPa)

 

  1 50.0 50.5 204.2 80.87

 

  2 50.0 50.5 255.8 101.31

 

  3 50.0 50.0 172.4 68.96

 

  4 50.5 50.0 219.4 86.89

 

  5 50.0 50.5 223.4 88.48

 

  6 50.5 50.0 230.4 91.25

 

  7 50.0 50.0 189.8 75.92

 

  8 50.0 50.0 196.2 78.48

 

  9 50.5 50.5 240.4 94.27

 

  10 50.0 50.5 234.6 92.91

 

  平均值(X) 50.2 50.2 216.7 85.93

 

  偏差(S) —— —— —— 9.77

 

  標準不確定度(U1) —— —— —— 3.09

 

  相對標準不確定度(Ur/%) —— —— —— 3.60

 

  3.1 計算重復性試驗所引起的不確定度

 

  10個樣品的壓縮強度P的平均值為X=85.93MPa,偏差= 9.77MPa,以上述試驗的算術平均值為測量結果,其測量結果的標準不確定度為U1==3.09 MPa。

 

  因此,由測量重復性引入的相對不確定為:

 

  = U1/X=3.09/85.93=3.60%

 

  3.2zui大破壞力的測量不確定度

 

  zui大破壞力F的測量不確定度來源于儀器的測量不確定度、讀數(shù)不確定度和儀器校準的不確定度三個方面

 

  (1)儀器的測量不確定度

 

  若儀器的測量不確定度為U95=1.0%,以正態(tài)分布估計,于是標準不確定度為:

 

  =1.0%/1.960=0.51%(k95=1.960)

 

 ?。?)儀器的校準不確定度

 

  查證書知儀器校準不確定度為U95=0.3%,以正態(tài)分布估計,于是標準不確定度為:

 

  =0.3%/1.960=0.15%(k95=1.960)

 

 ?。?)讀數(shù)不確定度

 

  儀器的zui大刻度為1000kN,讀數(shù)為0.1 kN。測試范圍一般選在儀器的量程的20%~90%,以矩形分布估計,故標準不確定度為:

 

  =0.1/1000/=0.0058%(k=)

 

  因此zui大破壞力F的測量不確定度為:

 

  =0.53%

 

  3.3長度的測量所引起的不確定度

 

 ?。?)根據(jù)標準規(guī)定,長度的測量值到0.5mm,以矩形分布估計,則

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  (2)根據(jù)經驗估計,由操作者引入的測量誤差在±0.5mm,以矩形分布估計,則

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  兩者合成得長度測量的標準不確定度為:

 

  mm

 

  則相對不確定度為:

 

  =0.4079/50.2=0.81%

 

  3.4寬度的測量所引起的不確定度

 

 ?。?)根據(jù)標準規(guī)定,寬度的測量值到0.5mm,以矩形分布估計,則

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

 ?。?)根據(jù)經驗估計,由操作者引入的測量誤差在±0.5mm,以矩形分布估計,則

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  兩者合成得長度測量的標準不確定度為

 

  mm

 

  則相對不確定度為

 

  =0.4079/50.2=0.81%

 

  3.5 不確定度分量匯總表

 

  不確定度分量匯總如表2所示。

4合成標準不確定度

  ==3.81%

5 測量結果

  P(X)=85.93Mpa

 

  合成標準不確定度為

 

  = P(X)=85.93Mpa×3.81%=3.27MPa

 

  6擴展不確定度

 

  取包含因子k=2,置信概率為95%

 

  U=k=2×3.27 MPa =6.54 MPa

 

  7 測量不確定度的報告

 

  壓縮試驗機干燥壓縮強度 P=(85.93±6.54)Mpa。其中擴展不確定度U=6.54Mpa是由標準不確定度=3.27Mpa乘以包含因子k=2得到的。

 

  表2不確定度分量匯總表

 

  測量不確定來源 誤差限 分布 /mm /% ci /%

 

  1 重復性 3.60% 1 3.60%

 

  2 壓力測量 0.53% 1 0.53%

 

  儀器測量 1.0% 正態(tài) 0.51%

 

  壓縮試驗機標準 0.3% 正態(tài) 0.15%

 

  測量讀數(shù) 0.01% 矩形 0.0058%

 

  3 長度測量 0.81% 1 0.81%

 

  標準規(guī)定 0.5 矩形 0.2886

 

  人員測量 0.5 矩形 0.2886

 

  4 寬度測量 0.81% 1 0.81%

 

  標準規(guī)定 0.5 矩形 0.2886

 

  人員測量 0.5 矩形 0.2886

 

  合成標準不確定度:=3.81%

 

  =3.27MPa

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