采用引伸计法和手工法对某级钢筋的最大力总延伸率进行测试。分析了这两种不同测试方法对测试结果所产生的影响。对手工法测试最大力总延伸率的不确定度进行了评定。结果表明：手工法测试得到的最大力总延伸率结果比引伸计法测试的大；测试位置对手工法的测试结果影响较大，随着与断口距离逐渐增大，试样的最大力总延伸率逐渐变小；在区间的置信概率为 95%时，手工法测试最大力总延伸率的不确定度评定结果为 4%。
关键词:级钢筋;最大力总延伸率;引伸计法;手工法;不确定度
中图分类号为 TB31，文献标志码是 A，文章的编号是 1001 - 4012(2023)07 - 0019 - 03
最大力总延伸率是能反映材料变形能力的重要参数之一。GB/T1499.2—2018《钢筋混凝土用钢 第 2 部分:热轧带肋钢筋》规定，在对钢筋的伸长率进行测试时，能够在断后伸长率和最大力总延伸率中任选其一来进行测试，倘若进行仲裁试验以及测试部分牌号的钢筋，就应当测试其最大力总延伸率。最大力总延伸率的测试方法有两种。一种是 GB/T228.1—2021《金属材料拉伸试验第 1 部分：室温试验方法》规定的引伸计法；另一种是 GB/—2012《钢筋混凝土用钢材试验方法》规定的手工法。笔者以某级钢筋为例，分别采用上述两种方法来测试钢筋的最大力总延伸率。不考虑热轧带肋钢筋自身因素对测试结果的影响，结合日常检测的实际情况，分别对两种方法测试最大力总延伸率的结果进行分析，最后通过数学模型推导计算，对手工法测试最大力总延伸率的不确定度进行了评定。
1 试验材料与方法
试验材料选取某厂生产的 10 支钢筋，其级别为级，直径是 25mm，试样的长度为 650mm。在试验过程中，试样的平行长度大概为 410mm，这样能让试样的断裂位置符合标准要求，即与断口的距离要大于 50mm，与夹持端的距离要大于 25mm。
试验开始前，要用标距打点机在试样上标记原始标距，且标记间距为 10 毫米。引伸计的标距是 100 毫米。试验过程中，需把引伸计装夹在试样的中间位置。当达到最大力之后，要把引伸计卸下。接着，试验机继续加载，直到试样完全断裂。取一段较长的试样，用手工法来测试它的最大力总延伸率。在测试过程中，原始标距为 100mm，其计算方法如式(1)所示。
式中，Agt 表示最大力总延伸率；Ag 表示最大力塑性延伸率；Rm 表示抗拉强度。
2 试验结果与分析
表 1 展示了采用引伸计法和手工法测试最大力总延伸率的结果。手工法得到的结果 1 到 3 分别是从距离断口 50mm 的位置开始，每次距离增加 10mm 的测试结果。最大力总延伸率的测试结果就越大[1]。
3 不确定度评定
为了解对最大力总延伸率测试结果有影响的因素，以手工法的测试结果 1 作为例子，对最大力总延伸率进行不确定度评定。从测试过程能够看出，断后标距的残余伸长量ΔL 对测试结果影响较为显著，也就是说断后标距的残余伸长量越大，所得到的最大力总延伸率就越大。因此，手工法测试最大力总延伸率的不确定度评定，是以长度因素作为基础的。并且，这项评定是结合了原始标距的标记以及量具等因素来进行的，是一项综合评定。
3.1 测试不确定度来源分析
环境温度对测试结果的影响较小，可忽略不计。材料自身均匀性对测试结果的影响较小，可忽略不计。试验人员对测试结果的影响较小，可忽略不计。结合手工法的实际测试情况，对影响测试结果的不确定度来源进行了总结钢材拉伸检测，结果如表 2 所示，其中 A 类指测试引入的不确定度，B 类指设备等其他因素引入的不确定度。
3.2 建立数学模型
手工法测试的最大力总延伸率包含两个部分。其一，是测得的最大力塑性延伸率 Ag。其二，是计算抗拉强度 Rm 与 2000 的比值。最大力塑性延伸率 Ag 与断后标距的残余伸长量 ΔL 以及原始标距 Lo 相关。在评定测试不确定度时，手工法测试最大力总延伸率的计算方法如式(2)所示。
3.3 测试结果
试样断裂后，在距断口 50mm 处，以 100mm 为标距长度进行测试。10 支试样的测试结果如表 3 所示。断后标距的算术平均值是 112.752mm，相对标准偏差为 0.346%。最大力总延伸率的算术平均值为 13.160，相对标准偏差为 3.086%。
3.4 相对标准不确定度评定
经查阅记录，抗拉强度的相对扩展不确定度评定结果为 1.5%，故而抗拉强度引入的标准不确定度分量为 1.5%。
上述各不确定度之间没有关联。所以相对合成不确定度是 2.008%。倘若取区间的置信概率为 95%，那么相对扩展不确定度为 4%。
4 综合分析
使用引伸计法来测试最大力总延伸率，能够较好地将外在因素对测试结果的影响排除掉。随着试验机技术不断进步，高精度引伸计的应用范围会越来越广。在拉伸力的作用之下，试样会在其最为薄弱的部位发生断裂，而在该部位的变形程度是最大的。引伸计被装夹在试样平行长度的中间位置。如果试样断裂部位不在引伸计标距之内，那么最大力总延伸率的测试结果会偏小；倘若试样断裂位置位于引伸计标距之内，此时最大力总延伸率的测试结果会偏大。
标距打点机在试样上标记原始标距会引入一些误差。原始标距的标记能满足不大于±1%的要求。然而，在测试最大力总延伸率时，不能忽视这部分误差。当断后标距处于临界值时，会对产品力学性能的判定产生影响。试样平行长度内的变形不均匀。如果标距刚好处于试样变形程度较小的区间，那么最大力总延伸率的测试结果就会偏小；倘若标距位于试样变形程度较大的区间，最大力总延伸率的测试结果则会偏大。引伸计法是用来测试施加最大力时引伸计的伸长量的。在手工法的测试过程中，试样会出现局部缩颈变形断裂阶段，这会使试样的变形得以完全释放。测试位置会对最大力总延伸率的测试结果产生较大影响。在拉伸力的作用下，试样断口处的变形程度达到最大。随着与断口的距离逐渐增大，试样的变形程度逐渐减小。
5 结论
对于最大力总延伸率测试而言，手工法的测试结果比引伸计法的测试结果大。测试位置对手工法的测试结果影响较为显著，当与断口的距离逐渐增大时，测试结果会逐渐变小。
采用手工法来测试Ⅰ级钢筋的最大力总延伸率，其相对扩展不确定度是 4%。在日常的检测过程中，应当定期对试验设备进行期间核查以及检定校准，让设备一直处于良好的状态，以此来保证测试结果的准确与可靠。
参考文献:
孙福猛、何荣福以及孙泽敏进行了依据 GB/T1499.2—2018 标准的最大力总延伸率验证试验。该试验结果发表在《理化检验(物理分册)》2022 年第 58 卷第 4 期，其内容为 16 - 18 页。
赵同新、崔会杰以及孙友宝等人对低合金钢中低含量元素进行了定量测试，并对其不确定度进行了评估。该研究成果发表在《理化检验(物理分册)》2022 年第 58 卷第 11 期，页码为 25 至 27 页。
高怡斐和梁新帮依据 -1:2019 附录 G 方法来评定弹性模量的测量不确定度。此评定结果发表在《理化检验(物理分册)》2021 年第 57 卷第 4 期，该期内容从第 1 页至第 6 页。
材料与测试网刊载的期刊论文，其刊载于理化检验－物理分册钢材拉伸检测，该分册的卷数为 59 卷，期数为 7 期，页码范围在 pp:19 - 21 之间。
