Страница 7: ДСТУ EN 10002-1:2006. Матеріали металеві. Випробування на розтяг. Частина 1. Метод випробування за кімнатної температури (62538)

Таблиця J. 1 — Визначання похибки під час випробовування на розтяг на основі параметрів, незалежних від матеріалу, з використовуванням допусків, вказаних у EN 10002-1

^а3а умови, що екстензометр класу 1 відкалібрований згідно з EN 10002-4.

^ь У разі визначання умовної границі плинності R? похибка в 1 % є занадто високою оцінкою. Похибка залежить від нахилу діаграми зусилля—видовження і явно менше значень, які визначені нижче. Визначання числового значення можливо тільки у разі існування діаграми зусилля—видовження, що припускає залежність числового значення від матеріалу.

У документі GUM дано визначення двох типів похибки: тип А і тип В. Оцінка похибки типу А може базуватись на будь-якому чинному статистичному методі обробляння даних. Оцінка типу В базується на інших засобах. Так, застосування допусків, вказаних у стандарті, відноситься до типу В. Допуски, наведені вище для випробовування на розтяг, представляють максимальні граничні значення, тобто всі значення повинні лежати в границях заданого допуску, а саме, а = ± 1 %, і по цьому модель розподілу відповідає прямокутному розподілу імовірностей, як вказано в GUM. Стандартні значення похибки визначають як а/7з . Для повної відповідності оцінки похибки треба було б зара­хувати усі можливі джерела похибки вимірювання, зокрема ті, що пояснюються похибками в при­строях, які використовують під час калібрування, тобто пристрої для перевіряння зусилля і каліб­рування екстензометра. На практиці такі джерела похибок відносяться до впливів другого порядку, а для цілей цього документа прийнятий спрощений підхід з використанням концепцій, описаних в GUM. З використанням підходу складання середньоквадратичних значень сумарна похибка неза­лежних від матеріалу пареметрів для /?_ен, Rm і А дорівнює 70,33 + 0,33 = ± 0,81 %, а для R_p до­рівнює 70,33 + 0,33 + 0,33 + 0,33 = ± 1,15 % (див. виноску «^ь» до таблиці J.1).

J.3.2 Параметри, залежні від матеріалу

Для випробовування за кімнатної температури єдиними міцнісними властивостями, в значній мірі залежними від реакції матеріалу на такі параметри контролювання як швидкість деформування (або напруження) є /?_еНR_e_ і Rp. Міцність на розтяг R_m, також може залежати від швидкості дефор­мування, проте на практиці її зазвичай визначають за значно більшої швидкості деформування, ніж R_p і, як правило, є відносно нечутливою до змінень швидкостей деформування.

В принципі, перш ніж обчислювати загальний баланс похибки, необхідно визначити реакції матеріалу на швидкість деформування. Для оцінювання похибки для деяких видів матеріалів можна використовувати деяку обмежену інформацію та такі приклади.

Типовий приклад даних, які використовують для визначання реакції матеріалів в діапазоні швидкостей деформування, встановленому в EN 10002-1, наведений на рисунку J.1 і рисунку J.2, а огляд реакції матеріалів для умовної границі плинності, виміряній за контрольованої швидкості деформування, наведено у таблиці J.2. Отримані раніше дані для ряду сталей під час вимірювання з контролюванням швидкості деформування, наведено у статті, яка представлена на семінарі [13].

Оскільки еквівалентні допуски а, засновані на виміряних даних з використанням простих се­редньоквадратичних значень, підібраних до них, необхідно вирішити, яка модель розподілу похи­бок є більш відповідною згідно з GUM.

Допустимо, що модель представляє собою такий нормальний розподіл з верхньою та нижньою границею а + і а, що найкращою оцінкою кількості є (а + + а)/2, і що існує імовірність 2 з 3 (тобто імовірність 67 %) того, що значення кількості лежить в границях від а до а ₊. Тоді похибка U = а

Примітка. Якщо припустити, що імовірність дорівнює 50 %, то U = 1,48 а (див. [10]).

Таблиця J.2 — Змінення умовної границі плинності за кімнатної температури в діапазоні швидкостей деформації, встановленому в EN 10002-1

J.3.3 Сумарна стандартна похибка вимірювання

Залежний від матеріалу вплив на умовну границю плинності в дозволеному діапазоні швид­кості деформування, вказаному у стандарті, наведений у таблиці J.2 може бути з’єднаний зі стан­дартними похибками, які отримані з незалежних від матеріалу параметрів, наведених у таблиці J.1. Це дасть сумарну стандартну похибку U_c для різних матеріалів, як це вказано у таблиці J.3.

Таблиця J.3 — Сумарна стандартна похибка вимірювання умовної границі плинності за кімнатної температури згідно з EN 10002-1

Для цілей цього аналізування сумарне значення умовної границі плинності в діапазоні швид­костей деформування, дозволеному у стандарті, було зменшено наполовину та виражено як екві­валентний допуск, тобто для неіржавкої сталі умовна границя плинності може змінюватись на 6,8 % в дозволеному діапазоні швидкостей деформування, у цьому разі він еквівалентний допуску ± 3,4 %, який необхідно поділити на 7з , тобто 1,963, а потім скласти з сумарною стандартною похибкою незалежних від матеріалу параметрів з використанням методу середньоквадратичних значень. Отже, для неіржавкої сталі сумарну стандартну похибку для /?_{р0 2} розраховують таким чином:

U_c = +7Х15² +1,96² = ±75/17 = ± 2,3 %

J.3.4 Розширена похибка

Згідно з посібником TAG 4 ISO [7] загальну розширену похибку отримують множенням сумар­ної стандартної похибки на функцію обхвату к. Для довірчої імовірності 95 % к = 2, а відповідні роз­ширені похибки наведено у таблиці J.3.

J.4 Висновки

Описано метод визначання похибки під час випробовування на розтяг за кімнатної температури з використанням концепції «балансу похибок» і наведені приклади для деяких матеріалів, для яких відома реакція матеріалу на параметри випробовування. Треба відмітити, що розширені похибки розраховували з використанням спрощеного підходу, який базується на GUM. Крім того, існують інші чинники, які можуть впливати на визначання міцнісних властивостей, таких як вигин зразка, метод затискання зразка чи режим контролювання випробовувальної машини: екстензометричне контролювання чи контролювання швидкості траверс та навантаження, які можуть впливати на виміряні міцнісні властивості [14]. Проте через нестачу наявних кількісних даних в теперішній час ще немає можливості зробити висновки про їх вплив у балансах похибок. Слід також визнати, що цей підхід балансу похибок дає оцінку похибки, яка спричинена тільки методикой вимірювання, і не враховує розкид експериментальних результатів через неоднорідність матеріалу.

І, нарешті, необхідно відмітити, що під час отримання придатних еталонних матеріалів²^ вони за­безпечать можливість визначання загальної похибки вимірювання на будь-якій випробовувальній ма­шині, зокрема вплив захватів, вигин тощо, що на даний час ще не визначено у кількісному відношенні.

В якості альтернативи для перевіряння похибки рекомендовано випробовувати «свої конт­рольні» зразки (див. [15]).

J.5 Міжлабораторний розкид

Інформація про типовий розкид результатів випробовувань на розтяг різних матеріалів, який спостерігався під час дослідження міжлабораторного взаємного звіряння результатів випробову­вання охоплює як розкид по матеріалу, так і похибки вимірювання (див. таблиці J.4—J.7). Резуль­тати по відтворюванню виражені у відсотках, розрахованих множенням стандартного відхилу на 2 і поділяння результату на середнє значення, що дає значення, котрі представляють довірчу вірогідність 95 % відповідно до рекомендацій в GUM і які можливо безпосередньо порівнювати з наведеними вище значеннями розширеної похибки.

Таблиця J.4 — Значення границі плинності (0,2 % умовна границя плинності або верхня границя плинності). Відтворення міжлабораторних порівнювальних випробовувань

²¹ Наприклад, Nimonic 75, сертіфікований еталоний матеріал для випробовування на розтяг за кімнатної температури CRM 661, який можна отримувати з Інституту еталоних матеріалів і вимірювань (Institute for Reference Materials and Measurements), eg Nimonic 75, a certified reference material for room temperature tensile testing, CRM661 which is available from the institute for Reference Materials and Measurements, (IRMM), Joint Research Centre, Retieseweg, B-2440, Geel, Belgium. See.

Таблиця J.5 — Значення границі міцності R_m. Відтворення міжлабораторних
порівнювальних випробовувань