最大力總延伸率是反映材料變形能力的重要參數之一。GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋》中規定：在測試鋼筋的伸長率時，可在斷后伸長率和最大力總延伸率中任選其一進行測試，當進行仲裁試驗和測試部分牌號鋼筋時，應測試其最大力總延伸率。最大力總延伸率的測試方法有兩種，分別是 GB/T 228.1—2021《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》規定的引伸計法和 GB/T 28900—2012 《鋼筋混凝土用鋼材試驗方法》規定的手工法。研究人員以HRB600級鋼筋為例,采用上述兩種方法測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測試結果的影響，結合日常檢測時的實際情況，對兩種方法測試最大力總延伸率的結果進行分析，最后通過數學模型推導計算，對手工法測試最大力總延伸率的不確定度進行了評定。
1、 試驗材料與方法
試驗材料選用某廠生產的10支 HRB600級鋼筋，直徑為25mm，試樣長度為650mm。試驗時，試樣的平行長度約為410mm，以使試樣的斷裂位置滿足標準要求(與斷口的距離大于50mm，與夾持端的距離大于25mm)。
試驗開始前，使用標距打點機在試樣上標記原始標距，標記間距為10mm。引伸計的標距為100mm。試驗時，將引伸計裝夾在試樣的中間位置，過了最大力后,將引伸計卸下；隨后試驗機繼續加載，直至試樣完全斷裂。取其中較長一段試樣，用手工法測試其最大力總延伸率，測試時，原始標距為100mm，計算方法如式(1)所示。
2、 試驗結果與分析
表1為采用引伸計法和手工法測試最大力總延伸率的結果，其中手工法獲得的結果1~3分別為從距離斷口50mm的位置開始，每次距離增加10mm的測試結果。由表1可知：采用引伸計法測試最大力總延伸率的結果較為穩定，10支試樣的極差為0.8%，引伸計在試驗時能夠較好地跟蹤試樣的變形情況；手工法測試最大力總延伸率的結果波動較大，結果1~3的極差都大于1.0%；手工法測試結果要大于引伸計法測試結果；采用手工法進行測試，與斷口的距離越小，最大力總延伸率的測試結果越大。
3、 不確定度評定
為了解最大力總延伸率測試結果的影響因素，以手工法的測試結果1為例，進行最大力總延伸率的不確定度評定。由測試過程可知，斷后標距的殘余伸長量ΔL對測試結果的影響較大，即斷后標距的殘余伸長量越大，得到的最大力總延伸率越大。因此，手工法測試最大力總延伸率的不確定度評定是以長度因素為基礎，結合原始標距的標記、量具等因素進行的一項綜合評定。
3.1 測試不確定度來源分析
環境溫度、材料自身均勻性、試驗人員等因素對測試結果的影響較小,可以忽略不計。結合手工法的實際測試情況，將影響測試結果的不確定度來源進行總結，結果如表2所示，其中A類指測試引入的不確定度，B類指設備等其他因素引入的不確定度。
3.2 建立數學模型
手工法測試最大力總延伸率分為兩個部分，一部分是測得最大力塑性延伸率Ag，另一部分是計算抗拉強度Rm與2000的比值。最大力塑性延伸率Ag與斷后標距的殘余伸長量 ΔL、原始標距Lo有關，在評定測試不確定度時,手工法測試最大力總延
伸率的計算方法如式(2)所示。
3.3 測試結果
試樣斷裂后，在距離斷口50mm的位置，以100mm的標距長度進行測試，10支試樣測試結果如表3所 示，其中斷后標距的算術平均值為112.752mm，相對標準偏差為0.346%；最大力總延伸率的算術平均值為13.160，相對標準偏差為3.086%。
3.4 相對標準不確定度評定
采用手工法測試最大力總延伸率時，測試重復性引入的標準不確定度分量為0.346%；根據標準規定，試樣上原始標距Lo的標記應準確到±1%，區間內服從均勻分布，則試樣上標記原始標距引入的標準不確定度分量為0.577%；斷后標距的殘余伸長量ΔL應準確到±0.25mm，10支試樣平均斷后標距的殘余伸長量為12.752mm，服從均勻分布，則斷后伸長測試引入的不確定度分量為1.1319%；游標卡尺的允許公差為±0.02mm，服從均勻分布，10支試樣平均斷后標距為112.752mm，則游標卡尺允許公差引入的標準不確定度分量為0.0102%；按照YB/T 081—2013《冶金技術標準的數值修約與檢測數值的判定》對最大力總延伸率進行修約，修約間隔為0.1%，服從均勻分布，則測試結果數據修約引入的標準不確定度分量為0.2194%；經查閱記錄，抗拉強度的相對擴展不確定度評定結果為1.5%，因此抗拉強度引入的標準不確定度分量為1.5%。
上述各不確定度互不相關,因此相對合成不確定度為2.008%。取區間的置信概率為95%，可得相對擴展不確定度為4%。
4、 綜合分析
采用引伸計法測試最大力總延伸率，可以較好地排除外在因素對測試結果的影響。隨著試驗機技術的進步，高精度引伸計的應用會越來越廣泛。在拉伸力的作用下,試樣會在最薄弱的地方發生斷裂，該處的變形程度最大。引伸計裝夾在試樣平行長度的中間位置，當試樣斷裂部位沒有在引伸計標距之內時，最大力總延伸率的測試結果會偏??；當試樣斷裂位置位于引伸計標距之內時，最大力總延伸率的測試結果會偏大。
標距打點機在試樣上標記原始標距會引入一部分誤差，雖然原始標距的標記滿足不大于±1%的要求，但是在測試最大力總延伸率時卻不能忽視該部分誤差。當斷后標距處于臨界值時，會影響對產品力學性能的判定。試樣平行長度內變形不均勻，當標距剛好位于試樣變形程度較小的區間時，最大力總延伸率的測試結果偏??；當標距位于試樣變形程度較大的區間時，最大力總延伸率的測試結果偏大。引伸計法是測試施加最大力時引伸計的伸長量，而在手工法的測試過程中，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。測試位置對最大力總延伸率的測試結果會產生較大影響，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、 結論
(1)對于最大力總延伸率測試,手工法的測試結果大于引伸計法的測試結果,測試位置對手工法的測試結果影響較大，隨著與斷口距離的逐漸增大，測試結果逐漸變小。
(2)采用手工法測試HRB600級鋼筋最大力總延伸率的相對擴展不確定度為4%。在日常檢測中，應定期對試驗設備進行期間核查和檢定校準，使設備保持良好狀態，以確保測試結果準確、可靠。
作者：吳偉1，2，郭躍華1
單位：1.攀鋼集團研究院有限公司 釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室；
2.四川攀研檢測技術有限公司
來源：《理化檢驗-物理分冊》2023年第7期
