壓縮試驗機(jī)對材料壓縮強(qiáng)度如何計算

發(fā)布時間:2024-04-13
在壓縮試驗機(jī)試驗過程中中,試樣直至破裂(脆性材料)或產(chǎn)生屈服(非脆性材料)時所承受的zui大壓縮應(yīng)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(diǎn)的場合,可以用預(yù)先設(shè)定的偏置屈服點(diǎn)的壓應(yīng)力來定義。壓縮強(qiáng)度也是一個重要的力學(xué)量,它表征材料抵抗壓縮載荷而不失效的能力。
壓縮試驗機(jī)測量過程:
壓縮強(qiáng)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(qiáng)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(fù)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(qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)不確定度(u1) —— —— —— 3.09
相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度(ur/%) —— —— —— 3.60
3.1 計算重復(fù)性試驗所引起的不確定度
10個樣品的壓縮強(qiáng)度p的平均值為x=85.93mpa,偏差= 9.77mpa,以上述試驗的算術(shù)平均值為測量結(jié)果,其測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u1==3.09 mpa。
因此,由測量重復(fù)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=1.0%/1.960=0.51%(k95=1.960)
(2)儀器的校準(zhǔn)不確定度
查證書知儀器校準(zhǔn)不確定度為u95=0.3%,以正態(tài)分布估計,于是標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=0.3%/1.960=0.15%(k95=1.960)
(3)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(biāo)準(zhǔn)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
(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)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
(1)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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=)
(2)根據(jù)經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)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?cè)绫?所示。
4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度==3.81%
5 測量結(jié)果p(x)=85.93mpa
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
= p(x)=85.93mpa×3.81%=3.27mpa
6擴(kuò)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(jī)干燥壓縮強(qiáng)度 p=(85.93±6.54)mpa。其中擴(kuò)展不確定度u=6.54mpa是由標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(jī)標(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 0.5 矩形 0.2886
人員測量 0.5 矩形 0.2886
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:=3.81%
=3.27mpa
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