高密度聚乙烯硅芯管拉伸屈服強度不確定度的評定

陳 東,褚學軍,臧金秋,孔祥祥,楊 凱,孫晨磊

(青島市產品質量檢驗研究院,山東 青島 266000)

1 引 言

聚乙烯硅芯管是指用高密度聚乙烯擠出成型為管材外層,用高密度聚乙烯粉料摻混一定比例摩擦系數小的硅烷類潤滑劑擠出成型為管材內層的復合管。我國針對該產品制定了推薦性國家標準GB/T 24456—2009《高密度聚乙烯硅芯管》[1],其拉伸屈服強度是一項非常重要的物理指標,是指材料發生明顯塑性變形的抗力,即出現應力不增加而應變增加時的最初強度[2],該值可能小于能達到的最大強度。拉伸屈服強度可以作為不同材料的質量比較和產品驗收的依據,還可以作為使用性能指標和工程設計依據[3]。

試驗中的真值在理論上是無法獲得的,傳統上使用誤差來評價結果準確與否的方法具有很大的局限性,而使用不確定度進行評定更為合理[4]。為了確保檢測結果的準確性、有效性,在實際應用中,一般采用測量不確定度進行表征,從而評定被測量值所處范圍[5]。陳東分析了塑料購物袋封合強度的不確定度,通過試驗測試,研究產生不確定度的主要分量,計算得到擴展不確定度[6]。

2 試驗部分

2.1 儀器設備

UTM電子拉力試驗機(承德市金建檢測儀器有限公司);CH-1-ST臺式測厚儀(上海六菱儀器廠);游標卡尺(上海量具刃具廠有限公司)。

2.2 測試方法

按照GB/T 8804.3—2003《熱塑性塑料管材 拉伸性能測定 第3部分:聚烯烴管材》[7]制備試樣,以100mm/min進行拉伸試驗,試樣拉伸過程中出現屈服點的強度即為聚乙烯硅芯管的拉伸屈服強度。

2.3 試驗測試環境

按照GB/T 2918—2018《塑料 試樣狀態調節和試驗的標準環境》的規定,試驗在恒溫恒濕實驗室進行,溫度23℃±2℃,相對濕度:50%±5%。

2.4 數學模型

拉伸屈服強度公式為:

式中,σt為拉伸屈服強度;A為試樣截面積;b為試樣寬度;d為試樣厚度;P為試樣屈服時的拉力。

3 不確定度的來源

拉伸試驗過程中,引入不確定度的來源包括:(1)拉力機重復測試帶來的不確定度;(2)寬度、厚度測量過程中帶來的不確定度;(3)拉力機校準引入的不確定度;(4)其他因素。因試驗在恒溫恒濕環境中進行,故溫濕度對結果的影響較小,可以忽略。

4 不確定度的評定

4.1 測量不確定度的A類評定

在相同條件下,樣品重復性測試的變動性產生了不確定度的A類來源,對試驗數據進行分析[8],按照GB/T 24456—2009《高密度聚乙烯硅芯管》的要求,本次試驗中共測試3個試樣,試驗結果如表1所示。

表1 試驗結果

A類標準不確定度U0:

4.2 測量不確定度的B類評定

4.3 合成標準不確定度Uc

A類和B類不確定度不相關,故:

=0.29MPa

4.4 擴展不確定度U

U=kUc,取包含因子k=2,故U=2×0.29=0.58MPa。

4.5 測量不確定度報告

拉伸屈服強度σt=(25.09±0.58)MPa,其中擴展不確定度U=0.58MPa。

5 結束語

影響高密度聚乙烯硅芯管拉伸屈服強度測量不確定度的因素很多,通過對不確定度引入量的計算,可以看出,重復性測量對其影響的占比最大,其他分量影響較小。