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壓縮試驗機對材料壓縮強度如何計算
點擊次數(shù)：4677 發(fā)布時間：2012-6-18
在壓縮試驗機試驗過程中中，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。在沒有明顯屈服點的場合，可以用預先設(shè)定的偏置屈服點的壓應(yīng)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(shù)平均值為測量結(jié)果，其測量結(jié)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
?。?）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(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(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?cè)绫?所示。
4合成標準不確定度
==3.81%
5 測量結(jié)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