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压缩试验机对材料压缩强度如何计算

2020.7.27
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空空

好好工作,天天开心

 在压缩试验机试验过程中中,试样直至破裂(脆性材料)或产生屈服(非脆性材料)时所承受的zui大压缩应力。计算时采用的面积是试样的原始横截面积。在没有明显屈服点的场合,可以用预先设定的偏置屈服点的压应力来定义。压缩强度也是一个重要的力学量,它表征材料抵抗压缩载荷而不失效的能力。

           压缩试验机测量过程:

压缩强度以试验过程中zui大破坏力除以受压面积表示(在温度和其它条件不变时)

 

  式中:

 

  P—压缩强度,MPa

 

  F—zui大破坏力,kN

 

  L—试样的长度,mm

 

  B—试样的宽度,mm

 

  于是模型如下:

 

  式中:

 

  —重复性试验所引起的不确定度

 

  —zui大破坏力的测量不确定度

 

  —长度的测量所引起的不确定度

 

  —宽度的测量所引起的不确定度

3 计算测量不确定度的分量

  测试数据见下表1所示。

 

  表1 压缩强度测试数据

 

  序号 长 度

 

  L(mm) 宽 度

 

  B(mm) 破坏力

 

  F(kN) 压缩强度

 

  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

 

  标准不确定度(U1) —— —— —— 3.09

 

  相对标准不确定度(Ur/%) —— —— —— 3.60

 

  3.1 计算重复性试验所引起的不确定度

 

  10个样品的压缩强度P的平均值为X=85.93MPa,偏差= 9.77MPa,以上述试验的算术平均值为测量结果,其测量结果的标准不确定度为U1==3.09 MPa。

 

  因此,由测量重复性引入的相对不确定为:

 

  = U1/X=3.09/85.93=3.60%

 

  3.2zui大破坏力的测量不确定度

 

  zui大破坏力F的测量不确定度来源于仪器的测量不确定度、读数不确定度和仪器校准的不确定度三个方面

 

  (1)仪器的测量不确定度

 

  若仪器的测量不确定度为U95=1.0%,以正态分布估计,于是标准不确定度为:

 

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

 

  (2)仪器的校准不确定度

 

  查证书知仪器校准不确定度为U95=0.3%,以正态分布估计,于是标准不确定度为:

 

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

 

  (3)读数不确定度

 

  仪器的zui大刻度为1000kN,读数为0.1 kN。测试范围一般选在仪器的量程的20%~90%,以矩形分布估计,故标准不确定度为:

 

  =0.1/1000/=0.0058%(k=)

 

  因此zui大破坏力F的测量不确定度为:

 

  =0.53%

 

  3.3长度的测量所引起的不确定度

 

  (1)根据标准规定,长度的测量值到0.5mm,以矩形分布估计,则

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  (2)根据经验估计,由操作者引入的测量误差在±0.5mm,以矩形分布估计,则

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  两者合成得长度测量的标准不确定度为:

 

  mm

 

  则相对不确定度为:

 

  =0.4079/50.2=0.81%

 

  3.4宽度的测量所引起的不确定度

 

  (1)根据标准规定,宽度的测量值到0.5mm,以矩形分布估计,则

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  (2)根据经验估计,由操作者引入的测量误差在±0.5mm,以矩形分布估计,则

 

  =0.5/=0.2886 mm(k=)

 

  两者合成得长度测量的标准不确定度为

 

  mm

 

  则相对不确定度为

 

  =0.4079/50.2=0.81%

 

  3.5 不确定度分量汇总表

 

  不确定度分量汇总如表2所示。

4合成标准不确定度

  ==3.81%

5 测量结果

  P(X)=85.93Mpa

 

  合成标准不确定度为

 

  = P(X)=85.93Mpa×3.81%=3.27MPa

 

  6扩展不确定度

 

  取包含因子k=2,置信概率为95%

 

  U=k=2×3.27 MPa =6.54 MPa

 

  7 测量不确定度的报告

 

  压缩试验机干燥压缩强度 P=(85.93±6.54)Mpa。其中扩展不确定度U=6.54Mpa是由标准不确定度=3.27Mpa乘以包含因子k=2得到的。

 

  表2不确定度分量汇总表

 

  测量不确定来源 误差限 分布 /mm /% ci /%

 

  1 重复性 3.60% 1 3.60%

 

  2 压力测量 0.53% 1 0.53%

 

  仪器测量 1.0% 正态 0.51%

 

  压缩试验机标准 0.3% 正态 0.15%

 

  测量读数 0.01% 矩形 0.0058%

 

  3 长度测量 0.81% 1 0.81%

 

  标准规定 0.5 矩形 0.2886

 

  人员测量 0.5 矩形 0.2886

 

  4 宽度测量 0.81% 1 0.81%

 

  标准规定 0.5 矩形 0.2886

 

  人员测量 0.5 矩形 0.2886

 

  合成标准不确定度:=3.81%

 

  =3.27MPa




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