CN115165553B - 一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法，其步骤为：1）统计稳定生产期间碳纤维复丝拉伸强度的测试数据，得出批次拉伸强度均值和总体标准差；2）取奈尔检验法检出临界值R0.95（n）和剔除临界值R0.99（n），得到岐离值和统计离群值；3）计算出碳纤维拉伸强度测试数值的可靠区间、存疑区间、舍弃区间；4）碳纤维复丝样条的拉伸强度测试数值为所有可靠区间和存疑区间数值的平均值，且存在存疑区间取值时，需增加相应数量的可靠区间的测试值。采用该方法对测试的碳纤维拉伸强度数据进行取舍后的拉伸强度均值更接近全样本法下碳纤维拉伸强度“真值”。

Description

一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维复丝拉伸强度的评价方法，具体涉及到一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法。
背景技术
碳纤维是一种新型无机纤维材料，碳纤维复丝拉伸性能是评价纤维性能的重要力学指标，也是碳纤维复合材料应用的重要依据。我国现行最新版的聚丙烯腈基碳纤维的国家标准是GB/T 26752-2020《聚丙烯腈基碳纤维》，其中关于力学性能的测试要求是：“1K～24K拉伸强度、拉伸弹性模量及断裂伸长率按GB/T 3362的规定检测”，而最新版GB/T 3362-2017《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》中虽对测试操作方法做了规定且试样数量的要求为“每组试验测10个试样，每组测试有效试样应不少于6个”，但测试结果处理中仅规定为“同批有效试样不足6个时，应重新进行试验”，未对测试数据取舍方法进行规定。
碳纤维断裂伸长率较低(通常不足2.5％)，且制样过程中存在退绕、缠绕、浸胶、固化、粘贴加固片等多道工序，极易引入制样缺陷，造成测试结果出现岐离值，故而在进行拉伸性能测试时，对复丝拉伸强度测试结果偏离值的取舍，易影响对碳纤维复丝强度的评价结果。邹秀娟等人(《碳纤维复丝拉伸轻度数据的取舍探究》)对碳纤维复丝拉伸强度数据的取舍进行了探究，其采用就高原则和格拉布斯准则进行取舍，该方法计算复杂，每次测试，均要计算。
发明内容
本发明提供了一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法，解决了碳纤维复丝拉伸强度测试数据取舍的问题。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法，包括：
1)先统计碳纤维复丝稳定生产期间拉伸强度的测试数据，计算出批次拉伸强度的均值和总体标准差，并且随着拉伸强度测试量的增加，定期更新拉伸强度的均值和总体标准差；
2)根据批次拉伸强度的均值和总体标准差，计算出拉伸强度的岐离值和统计离群值，其中岐离值＝均值-总体标准差*R0.95(n)，统计离群值＝均值-总体标准差*R0.99(n)，n为样本量(有效断裂样条的数量)；
3)根据批次拉伸强度的均值、岐离值和统计离群值计算出碳纤维复丝拉伸强度测试数值的可靠区间、存疑区间、舍弃区间，其中，可靠区间内的拉伸强度测试数值大于岐离值，存疑区间的拉伸强度测试数值小于岐离值且大于统计离群值，舍弃区间的拉伸强度测试数值小于统计离群值；
4)取可靠区间和存疑区间的拉伸强度测试数值的平均值作为碳纤维复丝拉伸强度的测试数值，若存在存疑区间取值时，保留存疑区间取值，需再增加相应数量的可靠区间的测试数值；若存在舍弃区间取值时，放弃舍弃区间取值，需增加相应数量的可靠区间的测试数值，。
进一步的，R0.95(n)和R0.99(n)为GB/T 4883-2008标准中的统计值。
进一步的，样本量n不小于6。
与现有技术相比，本发明的优点是：采用该方法对测试的碳纤维复丝拉伸强度数据进行取舍后的拉伸强度均值更接近全样本法下碳纤维复丝拉伸强度“真值”。
本发明提供的新取值方法适用于碳纤维厂的批量生产测试，该方法测试的复丝拉伸强度更接近全样本法下的拉伸强度测试值。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步解释。
本发明在GB/T 4883-2008《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》中的6.2.2(奈尔检验法)和7.2.2(格拉布斯检验法)的基础上，提出了一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法，该方法适用于工程化，且复丝拉伸强度更接近全样本法下的复丝拉伸强度的测试值。
碳纤维复丝拉伸强度的制样过程和测试过程均严格按照GB/T 3362-2017标准要求进行执行。
一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法，包括：
1)先统计碳纤维复丝稳定生产期间拉伸强度的测试数据，计算出批次拉伸强度均值和总体标准差，并且随着拉伸强度测试量的增加，定期更新拉伸强度的均值和总体标准差；
2)根据批次拉伸强度的均值和总体标准差，计算出拉伸强度的岐离值和统计离群值，其中岐离值＝均值-总体标准差*R0.95(n)，统计离群值＝均值-总体标准差*R0.99(n)，其中，R0.95(n)和R0.99(n)为GB/T 4883-2008标准中的统计值，n为样本量即有效断裂样条的数量，样本量n不小于6；
3)根据批次拉伸强度均值、岐离值和统计离群值计算出碳纤维复丝拉伸强度测试数值的可靠区间、存疑区间、舍弃区间，其中，可靠区间内的拉伸强度测试数值大于岐离值，将位于可靠区间内的测试数值命名为可靠值，存疑区间的拉伸强度测试数值小于岐离值且大于统计离群值，将位于存疑区间内的测试数值命名为存疑值，舍弃区间的拉伸强度测试数值小于统计离群值，将位于舍弃区间内的测试数值命名为舍弃值，若存在存疑区间取值时，保留存疑区间取值，需再增加相应数量的可靠区间的测试数值；若存在舍弃区间取值时，放弃舍弃区间取值，需增加相应数量的可靠区间的测试数值；
4)取落在可靠区间和存疑区间内的拉伸强度测试数值的平均值作为碳纤维复丝拉伸强度的测试数值。
实施例1：
某国产T800级碳纤维，统计其在2021年全年稳定生产期间测试的3205组拉伸强度数据，得到其批次拉伸强度的均值为6043MPa，总体标准差为188MPa。根据批次拉伸强度的均值和总体标准差，计算出拉伸强度的岐离值和统计离群值，其中岐离值＝均值-总体标准差*R0.95(n)，统计离群值＝均值-总体标准差*R0.99(n)，当样本量n即有效断裂样条的数量取值为6时，即得到该型号碳纤维拉伸强度的岐离值＝均值-总体标准差*R0.95(6)＝6043-188*2.184＝5632；该型号碳纤维拉伸强度的统计离群值＝均值-总体标准差*R0.99(6)＝6043-188*2.679＝5539，其中，R0.95(6)和R0.99(6)为GB/T 4883-2008标准中的统计值，R0.95(6)的数值为2.184，R0.99(6)的数值为2.679。故在质量管理体系或客户认可的情况下，该型号碳纤维在2022年某月某日的日常检验过程中，测得某组前6个有效断裂样条的拉伸强度数据分别5986MPa、6347MPa、6035MPa、6189MPa、5612MPa、6450MPa，其组内均值为6103MPa，基于本发明所述的取舍方法发现其中数值5612小于岐离值5632，大于统计离群值5539，存在存疑区间取值，则保留该存疑值，且再增加1个有效断裂样条的拉伸强度数据(例如6153MPa，该新增数据大于岐离值5632，为可靠值)，故该组拉伸强度均值取该7个有效断裂样条的拉伸强度均值为6110MPa；另一组前6个有效断裂样条的拉伸强度数据分别5885MPa、6116MPa、5397MPa、6258MPa、6553MPa、6246MPa，其组内均值为6076MPa，基于本发明所述的取舍方法发现其中数值5397小于统计离群值5539，为舍弃值，存在舍弃区间取值，故需要剔除该舍弃值，并增加1个有效断裂样条的拉伸强度数据(例如6185MPa，该新增数据大于岐离值5632，为可靠值)，故该组拉伸强度均值取舍后的6个有效断裂样条的拉伸强度均值为6207MPa。采用同样的手段测试其它4组拉伸强度均值。
实施例2：
选取已初检各项性能均达标的同一轴某国产T800级聚丙烯腈碳纤维，测试了该轴碳纤维的6组复丝拉伸强度，每组前8个(随机拿去测试的前8个试样)有效断裂样条拉伸强度测试原始数据见表1，48个有效断裂样条的拉伸强度均值为6144MPa。
表1同一轴某T800级碳纤维，依次取6组试样的拉伸强度原始数据汇总表
有效断裂样条 1#试样 2#试样 3#试样 4#试样 5#试样 6#试样
1 6011 5892 5837 6069 6295 6489
2 6240 6463 6288 6715 6449 6656
3 5934 5969 6342 5951 6399 5060
4 5682 6447 6445 5931 5977 6160
5 6441 5783 6597 6120 5943 6358
6 6269 6135 5348 5463 6236 5676
7 6580 6511 6127 5696 6157 6111
8 5989 6433 6098 6252 6485 6407
将表1中的原始数据分别按照奈尔检验法、格拉布斯检验法、顺序取值法、全样本法及本发明所述的取舍方法(新方法)进行处理，表2不同取舍离群值方法下，不同测试组间T800碳纤维拉伸强度均值对比表。
表2不同取舍离群值方法下，不同测试组间T800碳纤维拉伸强度均值对比表
检验方法 1# 2# 3# 4# 5# 6#
奈尔检验法 6096 6115 6273 6042 6243 6242
格拉布斯检验法 6096 6115 6143 6042 6217 6067
顺序取值法 6096 6115 6143 6042 6217 6067
全样本法 6143 6204 6135 6025 6243 6115
新方法 6096 6115 6141 6042 6243 6242
四种不同数据取舍方法下获得的每组拉伸强度均值与48个有效断裂样条的拉伸强度均值(6144MPa)间的差值，近似为不同取舍方法下获得的每组强度均值与该轴碳纤维拉伸强度“真值”间的偏倚，具体数据见表3。
表3不同取舍离群值方法下，不同测试组间T800碳纤维拉伸强度均值差值对比表
Figure BDA0003688574880000041
Figure BDA0003688574880000051
表2和表3数据中1#～6#试样数据，新方法取值的数值与真实值间差距最小，若采用奈尔检验法拉伸强度数值波动较大。根据奈尔检验法，如3#试样，如将5348MPa剔除后更换1个有效断裂样条的拉伸强度，该组拉伸强度均值由6143MPa增加至6273MPa，单从本组拉伸强度均值看，剔除后的拉伸强度均值与该轴拉伸强度“真值”间产生更大的正偏倚，当然如果剔除后更换的有效断裂的强度偏低，将会产生负偏倚。

Claims (3)

1.一种碳纤维复丝拉伸强度测试数值的取舍方法，其特征在于，包括：
1）先统计碳纤维复丝稳定生产期间拉伸强度的测试数据，计算出批次拉伸强度的均值和总体标准差，并且随着拉伸强度测试量的增加，定期更新拉伸强度的均值和总体标准差；
2）根据批次拉伸强度的均值和总体标准差，计算出拉伸强度的岐离值和统计离群值，其中，岐离值=均值-总体标准差* R0.95(n)，统计离群值=均值-总体标准差* R0.99(n)，n为样本量；
3）根据批次拉伸强度的均值、岐离值和统计离群值计算出碳纤维复丝拉伸强度测试数值的可靠区间、存疑区间、舍弃区间，其中，可靠区间内的拉伸强度测试数值大于岐离值，存疑区间的拉伸强度测试数值小于岐离值且大于统计离群值，舍弃区间的拉伸强度测试数值小于统计离群值；
4）取可靠区间和存疑区间的拉伸强度测试数值的平均值作为碳纤维复丝拉伸强度的测试数值，若存在存疑区间取值时，保留存疑区间取值，需再增加相应数量的可靠区间的测试数值；若存在舍弃区间取值时，放弃舍弃区间取值，需增加相应数量的可靠区间的测试数值。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，R0.95(n)和R0.99(n)为GB/T 4883-2008标准中的统计值，n为样本量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，n不小于6。
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