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玻璃纤维增强塑料浴缸巴氏硬度测定不确定度分析评定 　　摘 要：根据JCT 779-2010《玻璃纤维增强塑料浴缸》，GB/T3854-2005《增强塑料巴柯尔硬度试验方法》及JJF1059-1999《测定不确定度的评定与表示》，分析了玻璃纤维增强塑料浴缸巴氏硬度的测定过程当中，测量重复性、巴氏硬度计的计量以及数值修约等因素对测量结果引入的不确定度，量化了各分量的标准不确定度，进而得出了合成标准不确定度和扩展不确定度。对实验结果40HBa时，建立的不确定度评定方法适用于玻璃纤维增强塑料浴缸巴氏硬度的不确定度分析。 　　关键词：玻璃纤维增强塑料；巴氏硬度；不确定度 　　中图分类号：TM506 文献标识码：A 　　概述 　　玻璃纤维增强塑料是以玻璃纤维增强，不饱和聚酯树脂（或环氧树脂；酚醛树脂）为基体的复合材料，简称FRP，由于其强度相当于钢材，又含有玻璃纤维且具有玻璃那样的色泽；形体和耐腐蚀；电绝缘；隔热性能，在我国被俗称为：玻璃钢：因此，广泛应用于给水、排水、污水处理、石油化工等许多领域。而JCT 779-2010《玻璃纤维增强塑料浴缸》规定适用于各种成型工艺的玻璃纤维增强塑浴缸，标准条款6.5要求巴柯尔硬度，压克力浴缸的巴柯尔硬度应不低于40HBa。巴氏硬度测量是玻璃纤维增强塑料工艺性能评价的一个重要指标，属于非破坏性试验，对质量控制有重要意义。巴氏硬度偏低说明材料的树脂固化程度不佳，达不到使用要求。 　　众所周知，对材料的任何特性参量(物理或化学等)进行检测或测量时，不管方法和仪器设备如何完善，其测量结果始终存在着不确定性。对硬度测量结果不确定度进行研究需确保实验室的硬度检测设备维持在较高的检测水平，并补充和完善实验室的质量管理及控制。因此对硬度不确定度的测量评定是非常必要的。本文对巴氏硬度测量结果的不确定度进行了评估和分析。 　　1 实验部分 　　1.1 实验原理 　　GYZJ-934-1 型巴氏硬度计。巴柯尔硬度是一种压痕硬度，它以特定压头在标准载荷弹簧的压力作用下压入试样，以压入的深浅来表征试样的硬度。 　　1.2 仪器与试样 　　GYZJ 934-1 型巴氏硬度计；玻璃纤维增强塑料浴缸 　　1.3 实验过程 　　在温度??25℃，相对湿度为60%的环境条件下，将试样放置24h进行状态调节，然后在相同环境条件下，先将试样置于测试台上，然后将巴氏硬度计压头套筒垂直置于试样被测表面上，用手握住硬度计机壳，迅速向下均匀施加压力，直至刻度盘的读数达最大值，记录该最大值，此值即为巴柯尔硬度值，连续测量22次，并确保压点到试样边缘以及压点与压点之间的距离均大于5mm。 　　2 建立数学模型 　　巴氏硬度计采用试验时在刻度盘上直接读出测定结果的方法，所以数学模型可写为: 　　H=b 　　式中，H为被测试样巴氏硬度测定结果；b为被测试样巴氏硬度读出值。 　　3 分析不确定度的来源 　　3.1 测量重复性所引入的不确定度分量u1(b) 　　3.2 巴氏硬度计的计量性所引入的不确定度分量u2(b) 　　3.3 数值修约所引入的不确定度分量u3(b) 　　3.4 环境条件变化所引入的不确定度分量u4(b) 　　4 各类标准不确定度分量的评定 　　4.1 测量重复性所引入的标准不确定度的评定 　　按照GB/T3854-2005标准的要求，对增强塑料的巴氏硬度在40HBa时，试验的最小检测点位为22个，在相同条件下连续测量，得到22个测量结果，并算出硬度平均值和标准差，测量结果见表1： 　　测量结果的平均值： 　　 　　实验标准差： 　　由于该结果是经过重复性测试，所以重复性测量引入的标准不确定度为： 　　4.2 巴氏硬度计引入的标准不确定度分量的评定 　　本次试验所使用的巴氏硬度计由中国计量科学研究院校准，经查阅证书，该巴氏硬度计的测量结果不确定度为2%，K=2，则当测量结果为40HBa时: 　　4.3 试验结果数值修约所引入的标准不确定度分量的评定 　　巴氏硬度计的最小刻度为1度，实际操作中，我们按照0.5格进行修约，即大于0.5格进到1，不足0.5格舍去，可视为均匀分布，所以数值修约所引入的标准不确定度分量为: 　　4.4 环境条件变化引入的不确定度的评定 　　根据相关文献记载，对于玻璃纤维增强塑料，在 20℃附近巴氏硬度值与温度之间存在着近似的线性关系，且在20±5℃范围内所测定的巴氏硬度值相差仅为±1 分度，恰在测试时的允许读数误差范围之内。而本次实验将环境温度控制在 25℃，环境湿度控制在 60%，由于巴氏硬度计的操作十分简便，数据采集过程相当短，时间被控制在 1min 之内，所以在这期间的环境条件变化所引入的不确定度在此忽略不计。 　　5 结果 　　5.1 不确定度分量汇总及合成 　　玻璃纤维增强塑料巴氏硬度的测量中，各类标准