天然石材壓縮強度檢測

壓縮強度編輯目錄1簡介2不確定度評定2.1測量過程2.2數(shù)學(xué)模型2.3計算測量不確定度的分量2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度2.5測量結(jié)果2.6擴展不確定度2.7測量不確定度的報告1簡介在壓縮試驗中，試樣直至破裂（脆性材料）或產(chǎn)生屈服（非脆性材料）時所承受的最大壓縮應(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(yù)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(xué)量，它表征材料抵抗壓縮載荷壓縮強度而不失效的能力。2不確定度評定測量不確定度是說明測量結(jié)果好壞的一個重要參數(shù)，它表述的是被測量之值的分散性，反映的是整個測量過程的系統(tǒng)效應(yīng)。在測量不確定度的評定過程中有一些分量是通過對測量結(jié)果的統(tǒng)計分布估算出來的，有一些分量是靠實際工作的經(jīng)驗和相關(guān)信息概率分布估算出來的，這也就使得測量不確定度的評定變得系統(tǒng)、復(fù)雜，既要考慮到可能影響經(jīng)測量結(jié)果的所有分量，還需要具備一定的數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)知識。天然石材產(chǎn)品的干燥壓縮強度是表述石材材質(zhì)好壞的一個重要技術(shù)性能指標(biāo)，對其測量過程進(jìn)行不確定度的評定可以分析出不確定度的主要來源，提高測量的結(jié)果的可靠性，為石材產(chǎn)品的應(yīng)用和選擇提供科學(xué)的技術(shù)依據(jù)。但是由于天然石材產(chǎn)品的不均一性較大，要求全面考慮不確定度的影響因素，建立適宜的數(shù)學(xué)模型才能做好不確定度的評定工作，本文以某天然大理石為例說明。測量過程測量對象：某天然大理石產(chǎn)品測量依據(jù)：GB/T9966.1-2001《天然飾面石材試驗方法第一部分：干燥、水飽和、凍融循環(huán)后壓縮強度》測量儀器：YES-2000A數(shù)顯液壓式壓力試驗機游標(biāo)卡尺測量環(huán)境：室溫測量方法：按標(biāo)準(zhǔn)要求將樣品干燥冷卻后測量邊長，測量精確到0.5mm，計算受力面積，然后將樣品置于試驗機下壓板的中心部位，勻速施加載荷直至樣品破裂，記錄最大破壞載荷，計算壓縮強度。數(shù)學(xué)模型壓縮強度以試驗過程中最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，MPaF一最大破壞力，kNL—試樣的長度，mmB—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—最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）50.050.5204.280.8750.050.5255.8101.3150.050.0172.468.9650.550.0219.486.8950.050.5223.488.4850.550.0230.491.2550.050.0189.875.9250.050.0196.278.4850.550.5240.494.2750.050.5234.692.91平均值（X）50.250.2216.785.93TOC\o"1-5"\h\z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/%） 3.603.1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==3.09MPa。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%3.2最大破壞力的測量不確定度最大破壞力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)不確定度儀器的最大刻度為1000kN，讀數(shù)精確為0.1kN。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=）因此最大破壞力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，長度的測量值精確到0.5mm，以矩形分布估計，則=0.5/=0.2886mm（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/=0.2886mm（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，寬度的測量值精確到0.5mm，以矩形分布估計，則=0.5/=0.2886mm（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/=0.2886mm（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。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度==3.81%測量結(jié)果P（X）=85.93Mpa合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為=P(X)=85.93Mpax3.81%=3.27MPa擴展不確定度取包含因子k=2,置信概率為95%U=k=2x3.27MPa=6.54MPa測量不確定度的報告干燥壓縮強度P=(85.93±6.54)Mpa。其中擴展不確定度U=6.54Mpa是由標(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%13.60%2壓力測量0.53%10.53%儀器測量1.0%正態(tài)0.51%儀器標(biāo)準(zhǔn)0.3%正態(tài)0.15%測量讀數(shù)0.0