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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:4417

           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

      測試數據見下表1所示。

     

      表1 壓縮強度測試數據

     

      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%,以正態分布估計,于是標準不確定度為:

     

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

     

      (2)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%,以正態分布估計,于是標準不確定度為:

     

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

     

      (3)讀數不確定度

     

      儀器的zui大刻度為1000kN,讀數為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

     

      (1)根據標準規定,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

     

      (1)根據標準規定,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 0.51%

     

      壓縮試驗機標準 0.3% 正態 0.15%

     

      測量讀數 0.01% 矩形 0.0058%

     

      3 長度測量 0.81% 1 0.81%

     

      標準規定 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

    蘇公網安備 32108802010636號