最大力總延伸率是反映材料變形能力的重要參數(shù)之一。GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋》中規(guī)定：在測(cè)試鋼筋的伸長(zhǎng)率時(shí)，可在斷后伸長(zhǎng)率和最大力總延伸率中任選其一進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)進(jìn)行仲裁試驗(yàn)和測(cè)試部分牌號(hào)鋼筋時(shí)，應(yīng)測(cè)試其最大力總延伸率。最大力總延伸率的測(cè)試方法有兩種，分別是 GB/T 228.1—2021《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》規(guī)定的引伸計(jì)法和 GB/T 28900—2012 《鋼筋混凝土用鋼材試驗(yàn)方法》規(guī)定的手工法。研究人員以HRB600級(jí)鋼筋為例,采用上述兩種方法測(cè)試鋼筋的最大力總延伸率。不考慮熱軋帶肋鋼筋自身因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，結(jié)合日常檢測(cè)時(shí)的實(shí)際情況，對(duì)兩種方法測(cè)試最大力總延伸率的結(jié)果進(jìn)行分析，最后通過(guò)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)計(jì)算，對(duì)手工法測(cè)試最大力總延伸率的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。
1、 試驗(yàn)材料與方法
試驗(yàn)材料選用某廠生產(chǎn)的10支 HRB600級(jí)鋼筋，直徑為25mm，試樣長(zhǎng)度為650mm。試驗(yàn)時(shí)，試樣的平行長(zhǎng)度約為410mm，以使試樣的斷裂位置滿足標(biāo)準(zhǔn)要求(與斷口的距離大于50mm，與夾持端的距離大于25mm)。
試驗(yàn)開(kāi)始前，使用標(biāo)距打點(diǎn)機(jī)在試樣上標(biāo)記原始標(biāo)距，標(biāo)記間距為10mm。引伸計(jì)的標(biāo)距為100mm。試驗(yàn)時(shí)，將引伸計(jì)裝夾在試樣的中間位置，過(guò)了最大力后,將引伸計(jì)卸下；隨后試驗(yàn)機(jī)繼續(xù)加載，直至試樣完全斷裂。取其中較長(zhǎng)一段試樣，用手工法測(cè)試其最大力總延伸率，測(cè)試時(shí)，原始標(biāo)距為100mm，計(jì)算方法如式(1)所示。
2、 試驗(yàn)結(jié)果與分析
表1為采用引伸計(jì)法和手工法測(cè)試最大力總延伸率的結(jié)果，其中手工法獲得的結(jié)果1~3分別為從距離斷口50mm的位置開(kāi)始，每次距離增加10mm的測(cè)試結(jié)果。由表1可知：采用引伸計(jì)法測(cè)試最大力總延伸率的結(jié)果較為穩(wěn)定，10支試樣的極差為0.8%，引伸計(jì)在試驗(yàn)時(shí)能夠較好地跟蹤試樣的變形情況；手工法測(cè)試最大力總延伸率的結(jié)果波動(dòng)較大，結(jié)果1~3的極差都大于1.0%；手工法測(cè)試結(jié)果要大于引伸計(jì)法測(cè)試結(jié)果；采用手工法進(jìn)行測(cè)試，與斷口的距離越小，最大力總延伸率的測(cè)試結(jié)果越大。
3、 不確定度評(píng)定
為了解最大力總延伸率測(cè)試結(jié)果的影響因素，以手工法的測(cè)試結(jié)果1為例，進(jìn)行最大力總延伸率的不確定度評(píng)定。由測(cè)試過(guò)程可知，斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)量ΔL對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響較大，即斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)量越大，得到的最大力總延伸率越大。因此，手工法測(cè)試最大力總延伸率的不確定度評(píng)定是以長(zhǎng)度因素為基礎(chǔ)，結(jié)合原始標(biāo)距的標(biāo)記、量具等因素進(jìn)行的一項(xiàng)綜合評(píng)定。
3.1 測(cè)試不確定度來(lái)源分析
環(huán)境溫度、材料自身均勻性、試驗(yàn)人員等因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響較小,可以忽略不計(jì)。結(jié)合手工法的實(shí)際測(cè)試情況，將影響測(cè)試結(jié)果的不確定度來(lái)源進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果如表2所示，其中A類指測(cè)試引入的不確定度，B類指設(shè)備等其他因素引入的不確定度。
3.2 建立數(shù)學(xué)模型
手工法測(cè)試最大力總延伸率分為兩個(gè)部分，一部分是測(cè)得最大力塑性延伸率Ag，另一部分是計(jì)算抗拉強(qiáng)度Rm與2000的比值。最大力塑性延伸率Ag與斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)量 ΔL、原始標(biāo)距Lo有關(guān)，在評(píng)定測(cè)試不確定度時(shí),手工法測(cè)試最大力總延
伸率的計(jì)算方法如式(2)所示。
3.3 測(cè)試結(jié)果
試樣斷裂后，在距離斷口50mm的位置，以100mm的標(biāo)距長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)試，10支試樣測(cè)試結(jié)果如表3所 示，其中斷后標(biāo)距的算術(shù)平均值為112.752mm，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.346%；最大力總延伸率的算術(shù)平均值為13.160，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.086%。
3.4 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
采用手工法測(cè)試最大力總延伸率時(shí)，測(cè)試重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.346%；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試樣上原始標(biāo)距Lo的標(biāo)記應(yīng)準(zhǔn)確到±1%，區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，則試樣上標(biāo)記原始標(biāo)距引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.577%；斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)量ΔL應(yīng)準(zhǔn)確到±0.25mm，10支試樣平均斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)量為12.752mm，服從均勻分布，則斷后伸長(zhǎng)測(cè)試引入的不確定度分量為1.1319%；游標(biāo)卡尺的允許公差為±0.02mm，服從均勻分布，10支試樣平均斷后標(biāo)距為112.752mm，則游標(biāo)卡尺允許公差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.0102%；按照YB/T 081—2013《冶金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值修約與檢測(cè)數(shù)值的判定》對(duì)最大力總延伸率進(jìn)行修約，修約間隔為0.1%，服從均勻分布，則測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為0.2194%；經(jīng)查閱記錄，抗拉強(qiáng)度的相對(duì)擴(kuò)展不確定度評(píng)定結(jié)果為1.5%，因此抗拉強(qiáng)度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為1.5%。
上述各不確定度互不相關(guān),因此相對(duì)合成不確定度為2.008%。取區(qū)間的置信概率為95%，可得相對(duì)擴(kuò)展不確定度為4%。
4、 綜合分析
采用引伸計(jì)法測(cè)試最大力總延伸率，可以較好地排除外在因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。隨著試驗(yàn)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，高精度引伸計(jì)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。在拉伸力的作用下,試樣會(huì)在最薄弱的地方發(fā)生斷裂，該處的變形程度最大。引伸計(jì)裝夾在試樣平行長(zhǎng)度的中間位置，當(dāng)試樣斷裂部位沒(méi)有在引伸計(jì)標(biāo)距之內(nèi)時(shí)，最大力總延伸率的測(cè)試結(jié)果會(huì)偏??；當(dāng)試樣斷裂位置位于引伸計(jì)標(biāo)距之內(nèi)時(shí)，最大力總延伸率的測(cè)試結(jié)果會(huì)偏大。
標(biāo)距打點(diǎn)機(jī)在試樣上標(biāo)記原始標(biāo)距會(huì)引入一部分誤差，雖然原始標(biāo)距的標(biāo)記滿足不大于±1%的要求，但是在測(cè)試最大力總延伸率時(shí)卻不能忽視該部分誤差。當(dāng)斷后標(biāo)距處于臨界值時(shí)，會(huì)影響對(duì)產(chǎn)品力學(xué)性能的判定。試樣平行長(zhǎng)度內(nèi)變形不均勻，當(dāng)標(biāo)距剛好位于試樣變形程度較小的區(qū)間時(shí)，最大力總延伸率的測(cè)試結(jié)果偏??；當(dāng)標(biāo)距位于試樣變形程度較大的區(qū)間時(shí)，最大力總延伸率的測(cè)試結(jié)果偏大。引伸計(jì)法是測(cè)試施加最大力時(shí)引伸計(jì)的伸長(zhǎng)量，而在手工法的測(cè)試過(guò)程中，試樣存在局部縮頸變形斷裂階段，使試樣的變形得到完全釋放。測(cè)試位置對(duì)最大力總延伸率的測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大影響，在拉伸力的作用下，試樣斷口處的變形程度最大，隨著與斷口的距離逐漸增大，試樣變形程度逐漸減小。
5、 結(jié)論
(1)對(duì)于最大力總延伸率測(cè)試,手工法的測(cè)試結(jié)果大于引伸計(jì)法的測(cè)試結(jié)果,測(cè)試位置對(duì)手工法的測(cè)試結(jié)果影響較大，隨著與斷口距離的逐漸增大，測(cè)試結(jié)果逐漸變小。
(2)采用手工法測(cè)試HRB600級(jí)鋼筋最大力總延伸率的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為4%。在日常檢測(cè)中，應(yīng)定期對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行期間核查和檢定校準(zhǔn)，使設(shè)備保持良好狀態(tài)，以確保測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。
作者：吳偉1，2，郭躍華1
單位：1.攀鋼集團(tuán)研究院有限公司 釩鈦資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；
2.四川攀研檢測(cè)技術(shù)有限公司
來(lái)源：《理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)》2023年第7期
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