样本量对测试结果的影响...

发布日期:2024-08-16

在制造商对螺栓连接进行测试时,更有趣的方面之一是样本数量的问题。与许多工程测试一样,对样本数量的决定受各种因素影响,与技术正确没有直接关系。

    例如,对测试中消耗的零件成本、人工成本的考量,很多人认为不会影响测试结果所需的样本量。但是,现实中这的确是有影响的。

    尽管正确的样本量是根据统计方法得出的,但我从未听过有人说:“我们希望将扭矩-角度-失效测试是基于一定样本量的,这将使我们有95%的置信度:在整个试验样本量中平均屈服扭矩在在实际值的1牛顿米以内。”

    有一些实际的原因使我们从来没有被要求执行该需求。最基本的是,测试结果需要总标准偏差,但是对于大多数测试而言,这是未知的。通常来说,对于获取总标准偏差,我们进行的测试是非常好的机会,但是这种机会往往被放弃了。

    解决此问题的一种好方法是设身处地地为测试者着想。他想使用尽可能少的零件,所以他会直接问:“多做一组试验,我就多报废一组零件,我能得到什么?”为了回答这个问题,我们回顾了近期的扭矩-角度-失效测试报告。 为了得出有效的结论,我们增大了样本量。:)

    我们仔细检查了七个测试结果,以帮助提供对该问题的见解。这些螺栓连接试验的样本量从5个到20个不等(这个数量在扭矩-角度-失效的测试中很常见!),而这无法高度确定紧固工艺的参数。

    为了比概率和统计更易理解的方式汇总结果,一句话总结是:测试需求决定了其样本量。进行扭矩-角度-失效测试的最常见需求是确保可接受的安装扭矩范围与螺栓连接的预紧力的设计范围相对应。通常将其定义为落座扭矩加上三个标准偏差,屈服扭矩减去三个标准偏差。

    图1显示了随着样本数量的增加误差减少的趋势。误差计算的样本量为4、8、12、16和20时的误差百分比。

    如前所述,由于缺乏紧固过程变化的先验知识(标准差),因此无法建立基于统计的抽样。实际上,这仅在极端情况下是正确的。大多数的测试需求是源于原设计进行增量改进设计的验证,或者用于验证紧固件或组件供应商的设计变更而进行的。在这些情况下,通常以前的测试数据是可以获取的,样本量是可以做参考的。在以前测试中计算出的兴趣点的平均值和标准差可以作为将来测试的良好评估。 

    作为总结,需要指出的是:根据螺栓连接测试常用的样本量,所计算出的扭矩参数并不总是能够准确地预测所有行为,这一点需要牢记。

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