CSM 01 01 02 05-2006 金属夏比冲击试验测量结果不确定度评定.pdf

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1、eS醐中国金属学会推荐技术和方法CSM 01 01 02 052006金属夏比冲击试验测量结果不确定度评定发布日期：200604中国金属学会分析测试分会 发布前 言CSM 01 01 02 0520061995年ISO等7个国际组织共同颁布了测量不确定度表示指南(简称GUM)。我国在1999年等同采用GUM，颁布了JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示，对测量不确定度评定和表示的通用规则作了规定。GBT 15481-2000，ISO 17025：2005(检测和校准实验室能力的通用要求以及CNALAC 01：2005检测和校准实验室能力认可准则等技术管理标准中对测量不确定度的评定和表

2、示均有明确的要求。中国实验室国家认可委员会还专门颁布了CNALAR 11：2006测量不确定度政策和CNALAG 06：2003测量不确定度政策实施指南两个文件，为贯彻JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示国家计量技术规范明确了要求。金属力学性能是金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力一应变关系的性能。由于作用力特点的不同，如力的种类、施力方式、应力状态等的不同，以及所处环境的不同，使金属在受力后表现出各种不同的行为。在诸多影响因素中，有些因素对性能的影响比较容易量化，有些则不然。金属力学试验测量结果不确定度评定的专业性和针对性很强。它不仅要求有测量不确定度的理论和必要

3、的数学基础知识，还需要掌握试验方法和试验标准，了解设备的计量检定规范，以及标准物质等综合知识，这些更增加了金属力学试验测量结果不确定度评定的难度。中国金属学会分析测试分会根据CNALAR 11：2006测量不确定度政策中“遵循国际规范的相关要求，与国际相关组织的要求保持一致”和“目标明确、重要先行、循序渐进”原则编写了中国金属学会推荐方法金属力学试验测量结果不确定度评定系列实例，内容包括：金属材料室温拉伸试验测量结果不确定度评定、金属拉伸杨氏模量(静态法)测量结果不确定度评定、钢绞线弹性模量测量结果不确定度评定、金属薄板和薄带塑性应变比(r值)测量结果不确定度评定、金属夏比冲击试验测量结果不确

4、定度评定、金属洛氏硬度试验测量结果不确定度评定(HRC)、金属布氏硬度试验测量结果不确定度评定、金属维氏硬度试验测量结果不确定度评定和金属里氏硬度试验测量结果不确定度评定等9篇，这些实例内容详实，理论密切结合实际，通俗易懂，可操作性强，可为实验室中从事力学试验测量结果不确定度评定研究和具体实践工作的专业人员提供参考。本篇实例详细介绍了金属夏比冲击试验测量结果不确定度评定的方法，并提供了全部原始试验数据。本方法由中国金属学会分析测试分会提出。本方法技术归口单位为中国金属学会分析测试分会。本方法起草单位：钢铁研究总院国家钢铁材料测试中心。本方法主要起草人：邓星J临、梁新邦、王春华。金属夏比冲击试验

5、测量结果不确定度评定1被测对象评定夏比冲击试验的测量结果不确定度。2引用文献CSM 01 01 02 052006GBT 229-1994金属夏比缺口冲击试验方法CNAL T0153金属夏比冲击试验能力验证计划结果报告20051CNAL T0236金属高能量夏比冲击试验能力验证计划结果报告200510JJG 145-1982摆锤式冲击试验机检定规程JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示3环境条件室温1035。4样品的制备和均匀性检验选择2种规格(厚度21 mm和14 mm)的低合金钢板，进行稳定化处理，并加工成10 mm10 mm55 mm的弧形试样。试样分低能量(L)水平、中能量(

6、M)水平、高能量(H)水平和超高能量(uH)水平，每个能量水平分别随机选择了25块样品，用NI 5001冲击试验机进行均匀性检验，结果见附录A。结果表明各能量级别的标准偏差都优于国际标准对标准试样的要求。5不确定度的评估影响冲击试验机测量不确定度的因素很多，如果采用分项评估、逐项量化的方法有不可克服的困难。多个实验室共同试验，对其结果采用A类评定是可行的方法。采用A类评定条件下所得的测量不确定度，通常比用其他评定方法所得到的不确定度更为客观，并具有统计学的严格性，但要求有充分的重复次数。此外，这一测量程序中的重复观测值，应相互独立。但采用A类评定有以下三个关键要解决：1) 要求有标准偏差足够小

7、的样品；2)要有足够多的样本数；3) 要求用科学的方法对试验数据进行检验，并根据一定的判据剔除异常值。我们研制出的样品标准偏差优于V型缺口标准试样，为评估冲击试验的不确定度创造了条件。四个能量水平试样的标准偏差(试验25个试样)分别为：低能量(L)水平，15 J；中能量(M)水平，15；高能量(H)水平，15；超高能量(uH)水平，2；见附录A。为此于2004年我们组织了一个国际比对项目T0153。成立了能力验证项目组，制定设计方案，制备了样品，并经国家认可委CNAL研究开发与能力验证处批准。参加本次能力验证的共68个实验室。其中国内实验室51个，大多数包括冶金、机械部门所属研究院、公司的技术

8、中心的实验室，国家、省、市的质检中心和商检部门的实验室，另外还有来自欧洲(法国4、荷兰1、瑞典2、瑞士1、斯洛文尼亚1)、澳洲(澳大利亚1)、南美洲(巴西1)和亚洲(韩国1、马来西亚1)等国家和香港特g行政区(4个)的17个实1CSM 01 01 02 052006验室。在国内所有实验室中有26个实验室是经CNAL认可的，占国内参加实验室的51。向68个实验室对符合标准要求的四个能级样品各三支，采用GBT 2291994(ISO 148：1983或欧洲标准)进行试验。得出了低、中、高三个能量级的测量不确定度。由于超高能量级的试样容易发生粘砧座，试验结果比较分散。我们重新改进了超高能量级的试样，

9、2005年又组织了一个能力验证项目T0236。参加本次能力验证的共32个实验室。其中有31个实验室提供了超高能量级的试验结果。据此我们计算出了超高能量级的测量不确定度。51 能力验证的统计分析的设计和重要的统计量能力验证对实验室的测定结果采用了的稳健(Robust)统计技术处理，由于采用的是中位值和标准四分位距，从而减少了极端结果对平均值和标准偏差的影响。对于样品A的结果用下式表示：ZA可-丽m丽e可dia瓦n(盯A)式中： 中位值median-组按大小顺序排列结果数值的中间值。标准化四分位距NormIQR对一组按顺序排列的数据，上四分位值Q。与下四分位值Q之间的差称为四分位距(IQR)，即I

10、QRQ。一Q。JQR乘以因子o7413得标准化四分位距(NoFIll IQR)，它是稳健统计技术处理中用于表示数据分散程度的一个量，其值相当于正态分布中的标准偏差。能力验证计划以z比分数评价每个参加实验室的能力，即：z I2为满意结果。22的数据)后，用贝塞尔公式计算标准偏差，并按包含因子为2，计算置信度为95的扩展不确定度。结果见表1。表1 T 0153低、中和高能量水平试验标准偏差和扩展不确定度计算结果(剔除了全部有问题和可疑数据，即Z2的数据)能量水平 低能量水平 中能量水平 高能量水平样本数 64 66 62平均值J 285 827 128标准偏差J o99 282 43l扩展不确定度

11、J 56 862oU，。(=2) (68) (6 7)2CSM 01 01 02 052006522能力验证项目T 0236从T 0236能力验证的结果来看，超高能量水平上数据也达到预想结果。各实验室(分别以代码表示)的试验结果和统计处理结果见附录B。在31个实验室中，有28个试验室的结果为满意结果，占实验室的903；只有可疑值的有1个实验室，占32；有离群值的2个实验室，占65。对试验后的样品检查表明，实验室11 8、128和16 4实验室的设备都存在问题。因此在计算时这三个实验室的数据应剔除。根据z比分数，剔除了全部离群和可疑数据(即剔除了z2的数据)后，用贝塞尔公式计算标准偏差，并按包含

12、因子为2，计算置信度为95的扩展不确定度。结果见表2。表2 T 0236超高能量水平试验标准偏差和扩展不确定度计算结果(剔除了全部有问题和可疑数据，即z2的数据)能量水平 超高能量水平样本敷 28平均值J 226标准偏差J 79扩展不确定度J 158阢5(一2) (7o)53测不确定度的评定结果综合以上两次能力验证的结果得到如下不确定度评估结果：低能量水平(冲击吸收功285 J)U口。一2o J中、高和超高能量水平(冲击吸收功827226 J)U。；re【=7oH6讨论影响冲击试验机测量不确定度的因素很多，主要有冲击常数、试验机刚度(摆锤，摆杆，支座，机架，基础)、砧座状态和支座跨距、对中情况

13、、冲击刀刃的角度和宽度、指示装置误差等等。其中有很多影响因素量化十分困难。因此我们所得到的数据就显得很有价值。为制订检定规范提供了依据。CSM 01 01 02 052006附录A(资料性附录)冲击试样均匀性检验结果冲击试样均匀性检验结果见表A1。表A1 冲击试样均匀性检验结果低能量级 中能量级 高能量级 超高能量级序号试样号 冲击功J 试样号 冲击功J 试样号 冲击功J 试样号 冲击功J1 L 2019 269 M 2302 808 H 2201 1262 UH 4462 2242 L 2309 277 M 2305 8l-2 H 221l lZ58 UH 4489 2223 L 2326

14、277 M 2312 816 H 2224 1235 UH 4523 2234 L 2335 281 M 2323 803 H 2238 124，4 UH 4601 2225 L 2341 27 7 M 2336 808 H 2249 1262 UH 4607 2206 L 2350 273 M 2339 808 H 2264 1253 UH 4007 2197 L 2362 269 M 2343 808 H 2296 1239 UH 4018 2228 L 2371 273 M 2346 795 H 2315 1253 UH 4152 2249 L 2378 281 M 2355 790 H

15、 2324 123，9 UH 4225 22110 L 2385 273 M 2359 799 H 2347 1239 UH 4244 229ll L 2395 273 M 2370 795 H 2360 1253 UH 4276 22512 L 2421 273 M 2375 790 H 2366 1271 UH 4306 22413 L 2443 277 M 2437 799 H 2373 128O Utt 4311 22414 L 2481 277 M 2440 795 H 2390 1248 UH 4220 22015 L 2533 269 M 2442 808 H 2399 1239

16、 UH 4333 21716 L 2541 281 M 2444 790 H 2416 1235 UH 4359 22l17 L 2552 28L M 2445 803 I-2426 1253 UH 4370 22418 L 2558 277 M 2453 808 H 2443 1262 UH 4377 23119 L 2563 277 M 2455 812 H 2561 1235 UH 4390 22220 L 2569 277 M 2460 808 H 2568 1244 UH 4399 22221 L 2574 277 M 2468 803 H 2572 1244 UH 4414 225

17、22 L 2578 269 M 2477 799 H 2579 1253 UH 4418 22923 L 2594 273 M 2488 799 H 2586 1253 UH 4458 22l24 L 2598 273 M 2493 790 H 2602 1253 UH 4466 22625 L 2602 273 M 2498 812 H 2611 1258 UH 4483 231最大值J 281 816 1280 23l最小值J 269 790 1235 217平均值J 275 802 1251 2235o79 J 116 J 355 J标准偏差 039 Jo99 o93 1_594附录B(

18、资料性附录)金属夏比冲击试验的各实验室试验结果和统计处理CSM 01 01 02 052006表B1 金属夏比冲击的试验低能L水平的试验结果和统计处理代 码 1 2 3 测量平均值J Z(L)T 0153-01 260 270 275 268 146T 015302 300 310 305 305 175T 015303 280 295 292 289 o35、T 015304 29o 28o 28o 283 o15T 0153-05 28o 28o 280 28o 一044T 015306 280 275 275 277 073T 015307 280 280 280 280 044T 01

19、5309 280 295 295 290 044T 015310 290 285 280 285 000T 015311 282 278 278 279 050T 015312 300 290 290 293 073T 015313 275 280 280 278 058T 015314 3I0 300 300 303 160T 015315 273 270 275 273 一108T 015316 280 280 280 280 044T 015317 300 295 300 298 117T 0153-18 281 281 287 283 017T 015320 270 270 270 2

20、70 1_31T 015321 285 290 285 287 015T 015322 290 290 290 290 044T 015323 280 280 280 280 044T 0153-24 280 285 290 285 000T 015325 270 260 270 267 160T 0153-26 280 280 280 280 044T 015327 280 280 280 280 044T 015328 300 300 290 297 102T 0153-29 310 310 315 312 233*T 015330 280 290 290 287 015T 015331

21、280 280 280 280 044T 0153-32 300 300 300 30O 131CSM 01 01 02 052006衰B1(续)代 码 1 2 3 测量平均值J Z(L)T 015333 27o 270 27o 27o 131T 015334 285 285 285 285 000T 0153-35 310 33o 29o 31o 219*T 015336 300 295 295 297 102T 015337 295 290 295 293 073T 015338 300 300 300 300 13lT 015339 272 277 270 273 105T 01534口

22、 280 280 270 277 073T 015341 300 300 300 300 131T 015342 290 300 290 293 073T 015343 295 300 300 298 117T 0153-44 315 310 310 312 233*T 015345 280 280 280 280 044T 015346 290 290 285 288 029T 015347 285 285 285 285 000T 015348 305 300 305 303 160T 015349 300 295 30O 298 117T 015350 265 265 270 267 1

23、60T 015351 28O 280 280 280 044T 015353 290 285 285 287 015T 0153-54 280 280 280 28O O44T 0153-55 280 280 280 280 044T 015356 285 295 290 290 044T 0153-58 310 310 310 31O 219*T 015359 300 290 300 297 102T 015360 275 280 280 278 058T 015361 280 280 280 280 044T 015362 280 280 280 280 044T 015363 290 3

24、00 295 295 087T 015364 277 277 281 278 058T 0153-65 268 265 272 268 146T 015367 295 290 290 292 058T 015368 275 275 270 273 102T 015369 300 300 300 30O 131T 0153-70 285 280 290 285 0006衰B1(续)CSM 01 01 02 052006代 码 1 2 3 测量平均值J Z(L)T 015371 280 280 280 280 044T 015372 295 295 295 295 087T 015373 282

25、285 287 285 003结果数 68中位值 2850标准化fQR t143稳健Cv 4ol最小值 2667最大值 3117变动范围 450注：加处的数值为离群值，即l Z I3加*处的数值为可疑值，即23；加*处的数值为可疑值，即23加*处的数值为可疑值，即2I z l3。13csM 01010205_2006-墙界嗄比冲击试验溯黄结果不诵定程评定吣155056217239 R哺：21mu6_UI U1 U2 05-2006中国金属学会推荐技术和方法金属夏比冲击试验测量结果不确定度评定CSM 0l 0l 02 052006中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码：100045月址wwwbzcbscom电话：68523946 68517548中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经错开本8801230 1162006年9月第一版印张125字数27千字2006年9月第一次印刷*书号：1550662-17239定价2 T 00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话：(010)68533533oooNI田oNo【0【0_毒U玎K褊B川