PE管材拉伸性能測(cè)量不確定度評(píng)定

第1期

任麗娜，等& PE管材拉伸性能測(cè)量不確定度評(píng)定

? 115 ?

PE管材拉伸性能測(cè)量不確定度評(píng)定

任麗娜，孫百華陳琪

",

21

(1.山東南山暖通新材料有限公司，山東煙臺(tái)265700;

2.南山集團(tuán)有限公司，山東煙臺(tái)265700)

摘要:采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)100聚乙烯（#燃?xì)夤艿睦烨?yīng)力和斷裂伸長(zhǎng)率進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)拉伸屈服應(yīng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的

PEPE

測(cè)量不確定度（重復(fù)測(cè)量及檢測(cè)結(jié)果數(shù)值修約等#進(jìn)行了分析和評(píng)定。

關(guān)鍵詞:管材;拉伸屈服應(yīng)力；斷裂伸長(zhǎng)率;不確定度

中圖分類(lèi)號(hào):325山 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼！ 文章編號(hào)：1008-021( 2021 #01-0115-03

TQAX

EvaluationofUncertaintyinMeasurementofPEPijjeTensileProperties

Ren Lina1，Sun Baihua2，Chen Qi^

(1 .， 264010, ；

.ShandongNanshanNuantongNewMaterialsCoLtd.，YantaiChina

2 .， 264010，)

.NanshanGroupCoLtd.，YantaiChina

AbstractTheelectronicuniversaltestingmachinewasudtotestthetensileyieldstressandelongationatbreakofPE

： 100

polyethylenePEgaspipeandthemeasurementuncertaintyofthetensileyieldstressandelongationatbreakrepeated

( ) ， (

measurementandvalueroundingofthetensileresultsetcwasanalyzedandevaluated

，.) .

Keywordspipestensileyieldstresselongationatbreakuncertainty

： ； ； ；

聚乙烯管材由于其價(jià)格低廉，無(wú)毒無(wú)味，耐腐蝕性好等優(yōu)

點(diǎn)，在生活中有廣泛的應(yīng)用[]。聚乙烯管的拉伸性能是其在應(yīng)

1

用過(guò)程中的一個(gè)重要性能指標(biāo)[]。但拉伸性能在測(cè)試過(guò)程中

2

由于測(cè)量誤差及拉伸儀器等誤差會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生

影響[]。因此本論文根據(jù) 8804山一2003《熱塑性塑料管

3GB/T

材拉伸性能測(cè)定第1部分:試驗(yàn)方法總則》及 8804山一

GB/T

2003《熱塑性塑料管材拉伸性能測(cè)定第3部分:聚烯烴管材》

對(duì)聚乙烯燃?xì)夤艿睦煨阅苓M(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)測(cè)試過(guò)程中的不

確定進(jìn)行了分析，有利于更好的指導(dǎo)今后的測(cè)試工作，提高測(cè)

試結(jié)果的可信度與準(zhǔn)確性。

0~25 壁厚千分尺，允許誤差±4 #，分辨力為0.01 ;

mmmmm

0~ 150 游標(biāo)卡尺，示值誤差0 ，分辨力為0.02 。

mmmmmm

1山測(cè)量對(duì)象

選用63 # 5山 100聚乙烯燃?xì)夤懿臑樵嚇樱?/span>按要

dnemmPE

求制成型試樣，并按標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。

I

1山試驗(yàn)過(guò)程

根據(jù)/8804山一2003中要求，在溫度（23±2) 、濕度

GBT

(50%±10%)環(huán)境條件下，將試樣放置3 進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，并用

h

千分尺測(cè)量試樣標(biāo)距中部的寬度和最小厚度，計(jì)算原始截面

積。然后在相同環(huán)境條件下，將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)上，使其軸

線(xiàn)與拉伸應(yīng)力保持一致，使夾具松緊適宜，將引伸計(jì)調(diào)整在試

樣的標(biāo)線(xiàn)上（標(biāo)線(xiàn)間距離50 ±0山)，選定試驗(yàn)速度為50

mmmm

mm/mm

進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算拉伸屈服強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。

1測(cè)量方法

1.1檢測(cè)方法及原理

檢測(cè)方法:依據(jù) 8804.1—2003《熱塑性塑料管材拉伸

GB/T

性能測(cè)定第1部分:試驗(yàn)方法總則》、 8804山一2003《熱塑

GB/T

性塑料管材拉伸性能測(cè)定第3部分:聚烯烴管材》進(jìn)行試樣的

加工和試驗(yàn)。

原理:沿管道縱向截切或機(jī)械加工制取規(guī)定形狀和尺寸的

試樣，通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在規(guī)定的條件下測(cè)得管材的拉伸

性能[4—5]。

2測(cè)量不確定度的主要來(lái)源

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)需在環(huán)境溫度為（23±2)條件下進(jìn)

行，本次試驗(yàn)環(huán)境溫度基本在恒定溫度、恒定試驗(yàn)速率下進(jìn)行，

所以在此期間的環(huán)境條件和速率變化引人的不確定度忽略不

計(jì)。拉伸屈服強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的主要不確定度如表和。

12

表拉伸屈服強(qiáng)度的不確定度的主要來(lái)源

1

1山建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)/8804.1—2003,數(shù)學(xué)模型可寫(xiě)為：

GBT

拉伸屈服應(yīng)力 = (1)

：aF/A

其中，，為拉伸屈服應(yīng)力，單位為;為屈服點(diǎn)的拉力，

MPaF

單位為;為試樣的原始截面積，單位為2。

NAmm

斷裂伸長(zhǎng)率& ()

2=([-[。）/[^1002

其中，為斷裂伸長(zhǎng)率，單位%;為斷裂時(shí)標(biāo)線(xiàn)間的長(zhǎng) 3

25B

l

度，單位為;。為標(biāo)線(xiàn)間的原始長(zhǎng)度，單位為。

mmLmm

序號(hào)

1A

2B

不確定度主要來(lái)源

重復(fù)測(cè)#(〇■

試驗(yàn)力示值誤差

試驗(yàn)機(jī)力值檢定儀器誤差

定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

分類(lèi)型定

評(píng)定

)A

#(,)B

#(,)C

#(,)D

#(,)E

#(,)F

#2(，)

#3(，)

Bb

Bh

B6

4試樣平行部分寬度測(cè)量誤差

5試樣最小壁厚測(cè)量誤差

1.3測(cè)量設(shè)備、量具

WDTWA

--201型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（承德精密試驗(yàn)機(jī)有限

#4(，)

檢測(cè) 修

#5(，)

#6(，)

公司），力值范圍0~20 ，使用5 傳感器，示值誤差±0山％;

kNkN

電子引伸計(jì)精度山級(jí)；

0

0~25 外徑千分尺，允許誤差±4 #，分辨力為0.01 ;

mmmmm

收稿日期=2020-09-28

作者簡(jiǎn)介:任麗娜（1982—），女，大學(xué)本科，高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)，主要從事塑料管道的研發(fā)、檢測(cè)、生產(chǎn)工作。

? 116 +

山東化工

SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2021年第50卷

表2斷裂伸長(zhǎng)率的不確定度的主要來(lái)源 3

序號(hào)

1

2

3B

4B

5B

不確定度主要來(lái)源

重復(fù)測(cè)量

引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)精度

引伸計(jì)檢定儀器誤差

原始標(biāo)距測(cè)量誤差

L

0

數(shù)值修約

不確定評(píng)定

度分量類(lèi)型定

#(

1

;

22

)#()

s

)

22

)#()

s

)

s

)

#5(<

A

B

標(biāo)準(zhǔn)

A

#()

2

B

C

#()

2

D

#()

2

E

各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

31拉伸屈服強(qiáng)度各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

.

3.11

.引入

重復(fù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度#(/)

按照—標(biāo)準(zhǔn)的要求，制取試樣個(gè)，試驗(yàn)

GB/T8804.1200310

結(jié)果如表。

3

表+拉伸屈服強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)目

寬度

b/mm

厚度

h/mm6.236.376.336.276.346.256.336.366.216.30

屈服點(diǎn)力值

F/N1476.4401505.9441486.1751470.2801500.7451486.2381475.2511480.2841467.2601516.521

拉伸屈

/9MPa23.8923.7623.6223.5223.7924.0223.4723.5123.7724.12

1#2#3#4#5#6#7#8#10#

9.929.959.949.979.959.909.939.909.949.98

23 *，/MPa

0)2S/MPa

9#

拉伸屈服強(qiáng)度平均值

拉伸屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差

拉伸屈服強(qiáng)度平均值&/ =丄/ = ，

Gi12，...10

n01

測(cè)量重復(fù)性引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用類(lèi)方法評(píng)定，應(yīng)用

A

內(nèi)賽爾公式計(jì)算試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差&

S2MPa

(/) ./ —(/-/) =0.22

槡

-=

nlii

因子 =槡3,因此它所引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

k

,、0.004

#4mm

(/) =----= 0.0023

V

3

以寬度平均值9.938 計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

mm

'(()

#(/)=#4(/) =

D

9.938

= = .%

0.0002002

所以日常檢測(cè)中由重復(fù)性測(cè)量引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

S

(/)

#(/) = ^ —= 0.0696

iMPa

V

—

拉伸屈服強(qiáng)度平均值為23) ，因此其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定

MPa

度為&

'(()

#(/) '二^ =0.29%

A

23.*

MPa

3.1.2

試驗(yàn)力示值誤差引入的不確定度#2(/)

試驗(yàn)用試驗(yàn)機(jī)經(jīng)計(jì)量部門(mén)檢定，示值誤差為±0.5%，服從均

勻分布，因此可用類(lèi)評(píng)定，置信因子=+，置信概率%，

BkV100

因此拉伸屈服應(yīng)力的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為&

#( /) = #( /)'

B2

詈

:0029:0

..29%

3.1.5#/

試樣最小壁厚測(cè)量引入的不確定度()

h

試樣的最小壁厚使用壁厚千分尺測(cè)量，允許誤差±4 #，服

m

從均勻分布，置信因子=3,因此它所引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定

kV

度為：

#(/) =----= 0.0023

5

mm

以寬度平均值6.299 計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

mm

#(/) = #((/) = 0.0004 = 0.04%

E

3.1.6引入

檢測(cè)結(jié)果數(shù)值修約的不確定度#6(/)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果保留3位有效數(shù)字，修約間隔為0.1

MPaMPa

，數(shù)值修約的誤差限為±0.05 ，按正態(tài)分布考慮，按照

JJYxMPa

059規(guī)范可得，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為&()= 0.290.1 '

#/

0.03

MPa

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

'(()

#6F3

(/) = ^^ = 0.13%

3.1.3

試驗(yàn)機(jī)力值檢定儀器誤差引入的不確定度#3(/)

試驗(yàn)機(jī)是借助標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀進(jìn)行檢定的，不確定度為±0.3%，

符合正態(tài)分布，可用類(lèi)評(píng)定，置信因子 = ,置信概率為

Bk2

95%，因此其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為&

#(/)C3=」2

= #(/) — = 0.0015 = 0.15%

3-2斷裂伸長(zhǎng)率各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

3.2.1#

重復(fù)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度()

2

按照/8804.1—2003標(biāo)準(zhǔn)的要求，制取試樣10個(gè)，試驗(yàn)

GBT

試樣尺寸按照/8804.3—2003要求，沖裁制成型試

GBTI

結(jié)果見(jiàn)表4。

樣，采用外徑千分尺測(cè)量，允許誤差±4 #，服從均勻分布，置信

m

表

4

斷裂伸 率試驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)目

1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10#

斷裂伸長(zhǎng)率

s/% 599.7 602.1 606.6 610.4 612.5 603.8 598.9 602.2 603.1 607.2

斷裂伸長(zhǎng)率平均值

2/% 605

裂伸長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)

S9% 4

3.1.4#/

試樣平行部分寬度測(cè)量引入的不確定度()

b4

斷裂伸長(zhǎng)率平均值&=丄,

2Gs

ni1

=

測(cè)量重復(fù)性引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用A類(lèi)方法評(píng)定，應(yīng)用

內(nèi)賽爾公式計(jì)算試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

第1期

任麗娜，等& PE管材拉伸性能測(cè)量不確定度評(píng)定

? 117 ?

S2

()=,

= 4.464

由于各不確定度分量彼此獨(dú)立，互不相關(guān)，計(jì)算管材拉伸屈

的 標(biāo)準(zhǔn) 定 為&

Ulela2R2B+/2C+/22

()='(() +〇,(〇■) ()(() 0+〇,(〇■)

槡+/(〇-)2

xctx

EF

jl

所以日常檢測(cè)中由重復(fù)性測(cè)量引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為&

-(

= 1.414

#():

12

斷裂伸長(zhǎng)率平均值為605%，因此其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為&

#( ￡) =<6〇5)4=

a

〇-234

3.2.2引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)精度引入的不確定度〇)

#2

萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)經(jīng)檢定為1級(jí)，查475-2008電子式萬(wàn)能試

JJQ

驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程，最大允許誤差±14,置信因子 = 2,因此萬(wàn)能試

k

驗(yàn)機(jī)引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)精度引人的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

14

#( ) =#( ) = ^^ = 〇)4

2B22

3.2.3引伸計(jì)檢定儀器誤差引入的不確定度#〇)二

3

萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)引伸計(jì)是經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)機(jī)枸檢定，檢定引伸計(jì)的標(biāo)

定儀不確定度為±0.34,符合正態(tài)分布，置信因子 = 2,則引伸

k

檢定 人的 標(biāo)準(zhǔn) 定 為&

0.34

#( ) = #3( ) = ~~=0-154

2C22

3.2.4原始標(biāo)距。測(cè)量誤差引入的不確定度#4〇)

L

游標(biāo)卡尺的最大允許誤差為. 77,符合均勻分布，取置

002

信因子=槡+，則初始標(biāo)線(xiàn)間距離所用的游標(biāo)卡尺引人的標(biāo)準(zhǔn)

k

定 為&

#4(2)' ---=0.0115 77

槡3

以原始標(biāo)距 = 50 77計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

L0

'())

#( ) =-----= 0.023 = 0.0234

sD

50 77

3.2.5檢測(cè)結(jié)果數(shù)值修約引入的不確定度#( )

5

2

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果保留3位有效數(shù)字，修約間隔為14，按

正態(tài)分布考慮，按照1059規(guī)范可得，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為&

JJF

#5()= 0.2914 = 0.294

2x

標(biāo)準(zhǔn) 定 為&

#(￡)

E

'())

= 0.484

.605

= 0.464

表斷裂伸長(zhǎng)率的不確定度

6

號(hào)

定 主要 源標(biāo)準(zhǔn) 定

重復(fù)測(cè)

引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)精度

引伸計(jì)檢定儀器誤差

量具的分辨率

修

1

2

3

4

5

#( ￡) A-0.234

#( e) B - 0.54

#(e) C-0.154

#( 2) D0.0234

二

#( 2) E0.0484

由于各不確定度分量彼此獨(dú)立，互不相關(guān)，計(jì)算管材斷裂伸

長(zhǎng) 的 標(biāo)準(zhǔn) 定 為&

U12'())2R-())2-())2+'())2+'())2E

?( )= +〇 !+〇

槡

CD

= 0.574

5相對(duì)擴(kuò)展不確定度評(píng)定

根據(jù)059規(guī)定，假設(shè)其服從正態(tài)分布，取954的置信區(qū)

JJF

間，置信因子 = ,則：

k2

拉伸屈服強(qiáng)度的擴(kuò)展不確定度

U=kux

A(,) # Al(,) =20.464= 0.924 %

斷裂伸長(zhǎng)率的擴(kuò)展不確定度

U2=ku2x

A( ) # leI( ) =20.574 = 1.144。

6結(jié)論

經(jīng)測(cè)試及計(jì)算，-63# >5.8 77100聚乙烯燃?xì)夤懿牡?

dPE

拉伸屈服強(qiáng)度，= 23.7 ，()=0.924, = 2;斷裂伸長(zhǎng)率

MPaUleICTk

2k

= 6054刃1>(2)=1.144, = 2。拉伸屈服強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率

的主要不確定度來(lái)自于重復(fù)測(cè)量及電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)力

示值與引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)精度。因此在今后的測(cè)試中，要使用符

合標(biāo)準(zhǔn)的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)與啞鈴型模具，認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)樣品尺

寸，提高測(cè)試精確度。

4不確定度匯總及合成

經(jīng)測(cè)量和計(jì)算，拉伸屈服強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的不確定度如

表5和。

6

表拉伸屈服強(qiáng)度的不確定度

5

序號(hào)

不確定度主要來(lái)源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

重復(fù)測(cè)量

試驗(yàn)力示值誤差

試驗(yàn)機(jī)力值檢定儀器誤差

試樣平行部分寬度測(cè)量誤差( 〇)

b#■D- 0.0244

試樣最小壁厚測(cè)量誤差

J

檢測(cè)結(jié)果數(shù)值修約

#,A-0.294

()

#■B- 0.294

( 〇)

#■C- 0.1543

( 〇)

#■E-0.044

( 〇)

#,F0.134

() -

1

2

5

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伸性能測(cè)定第3部分:聚烯烴管材[].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版

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社，2003.

(本文文獻(xiàn)格式:任麗娜，孫百華,陳琪塑管材拉伸性能測(cè)量

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不確定度評(píng)定[].山東化工#2021,50( 1 ):115-117.)

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