何忠芳

现阶段，对金属抗拉强度进行数值修约所参考标准主要有ASTM（美标）、HB（航标）及GB（国标），上述标准与数值修约相关的规定均有所不同，要想保证最终修约结果具有实际意义，关键是要根据情况对数值修约所使用方法加以确定。通读现有文献可知，多数文献所介绍内容均具有极强的针对性，而没有对不同标准所对应适用范围及修约差异进行对比分析，鉴于此，本文选择分别针对美标、国标还有航标展开讨论，结合特定试验数据对根据不同标准进行数值修约所得出最终结果进行分析，供相关人员参考。

1 数值修约规则说明

1.1 修约规则

在开展测量技术活动期间，对数值进行修约的情况较为常见，为保证修约所得最终数值具有实际意义，有关人员应对数值修约需要遵守的规则加以了解。数值修约指的是在对数字进行具体计算前，先将初始数据末尾若干位数字进行省略，再对所保留末位数字进行调整，确保计算所得结果与初始数据不存在明显差别的过程。为数字修约提供指导的规则，又被称作数字修约规则，在进行数字修约时，有关人员需要分两步开展此项工作，第一步是对进舍规则、修约间隔加以确定，保证计划修约数据与修约间隔相除不存在余数。例如，指定修约间隔是0.1，对应修约数值应为0.1的倍数，确保数值能够被修约至小数点后一位，如果指定修约间隔是10，则对应修约数值应为10的倍数，即：将计划修约数值修约至十位。第二步是对适合的表达方式进行选择，简单来说，就是基于修约间隔对保留位数进行确定。

此外，在对数值进行修约时，有关人员还应对不允许连续修约的规定加以了解。该规则强调在确定修约位数或是间隔后，通过一次修约的方式得出最终结果，切记不得根据进舍规则对相同数值进行连续修约。若测量所报出位数多于指定位数，同时最右侧数值是5，则应当在该数值的右上方添加相应符号，用来说明该数值是否已经过进舍处理。

1.2 进舍规则

修约所遵循进舍规则如下：其一，若计划舍弃数字最左侧＜5，可将其舍去，计划保留数字不发生变化。其二，若计划舍弃数字最左侧≥5，该数字后存在非0数字，则需要在计划保留数字位数的基础上加1。如果已提前对修约间隔加以确定，通常按照修约间隔所指定位数进行保留。其三，若计划舍弃数字最左侧＝5，该数字后无其他数字或均为0，同时计划保留数字最右侧为奇数，则需要在原有保留位数的基础上加1，若最右侧是0或偶数，可将其舍去。其四，在负数修约情况下，先对负数绝对值进行计算，再按照上述规定完成修约，最终结果前加负号即可。

1.3 取舍规则

无论是在测试、还是在计算环节，有关人员应通过对数字进行取舍的方式，保证数值位数较最终修约数值多一位。现阶段，国际社会所使用修约规则可被概括为四舍六入、四舍五入两类，下文将对此做详细说明。

1.3.1 四舍五入

该规则要求有关人员对计划保留数字后位进行分析，若后位数字≥5，则需要向前进位，如果后位数字＜5，通常可将其舍去。在根据该规则对数值进行修约时，有关人员应保证一次修约至规定位数，切记不得反复对相同数值进行修约，以免出现修约结果错误的情况。由于该规则强调逢五就进，极易出现最终结果偏高或最终结果与初始数值误差较大的情况，要想避免类似问题发生，可酌情引入四舍六入规则。

1.3.2 四舍六入

通过上文的分析可知，四舍五入较易出现最终修约数值较初始数据略高的问题，导致后续工作受到影响。为杜绝类似情况发生，有关人员提出了四舍六入的规则，现阶段，该标准已在生产活动、科学技术领域所开展测定与计算工作中得到广泛应用，具体规定如下：第一，若计划修约数值尾数≤4，可将其舍去。第二，若计划修约数值尾数≥6，在舍去尾数的基础上向前进位。第三，若计划修约数值尾数＝5，该数字后均为0，则需要对尾数前一位数字进行分析，若该数字是奇数，则需要向前进位，如果该数字是0或偶数，则需要舍去尾数。第四，若计划修约数值尾数＝5，该数字后存在非0数字，此时，有关人员不需要对尾数前一位数字进行分析，只需向前进位即可。根据该标准开展数字修约工作，通常需要保证一次修约至规定位数，切记不可反复修约，导致最终结果不具有实际意义。

1.4 修约间隔

修约间隔是修约数值最小单位，在数值修约环节，有关人员应先确定修约间隔对应数值，确保修约数值、修约间隔相除所得结果不存在余数。

1.5 确定位数

一般来说，测量期间有关人员直接读取数据即为有效数字，为避免有效数字出现误差，有关人员应对以下内容引起重视：首先是数字中间存在0，此时所读取数据为有效数字，例如，3.001g。其次是数据前存在0，此时0的作用为定位，通常不会给有效数字所具有位数造成影响。最后是数据后存在0，若小数末位是0，则要分两种情况进行分析，若0位于小数末位，则说明该数字为有效数字，同时该数字前均为有效数字，例如，6.0。如果整数末位是0，则说明有效数字具体位数不明，需要有关人员借助科学记数法对具体位数加以明确，例如，2×103包括一位有效数字，2.0×103则包括两位有效数字。

在指定修约位数时，有关人员可采取以下表达方法：首先是将修约间隔定为0.1×n，其中，n的取值为正整数，或对修约所得结果的小数位进行指定。其次是将修约间隔定为1，即修约所得最终数值应保留至个位。最后是将修约间隔定为10n，其中，n的取值同样为正整数，或是指明初始数值需要被修约至十位、百位或千位等。

1.6 0.2修约及0.5修约

相关规则明确指出0.2修约及0.5修约均要先对计划修约数值进行扩大，再对修约间隔进行扩大，按照扩大所得修约间隔进行修约，通过对最终修约结果进行除法运算的方式，得出相应的结果。

在实际应用中，有关人员结合自身经验对相对具象且简单的修约方法进行了总结，即：利用观察法对除中位值的其他数值所对应修约结果加以确定，再通过计算法对中位值进行修约。简单来说，就是先对位数确定的0.2修约及0.5修约向间隔修约进行转化，随后，明确计划修约数据处于哪组大小相邻、与间隔要求相符的数值间，再对接近计划修约数据的数值加以确定，该数值便是修约值。如果计划修约数据为某组大小相邻数据的平均值，出于保证修约值和标准结果相同的考虑，有关人员应利用标准方法对最终修约结果进行计算。

以0.5修约为例，假设计划修约数值为60.29和60.39，相关数值在60.0～60.5这一范围内，且更靠近60.5，故将其修约值定为60.5。假设计划修约数值为-60.75，该数值位于-60.5～-61.0之间，为二者的平均值，故将其修约值定为-61。由此可见，采取上述方法所得出修约结果与通过标准计算所得出修约结果相同，这表明该方法既能够达到修约间隔相关要求，又可保证最终结果最大程度接近初始数据。

2 不同标准所提出修约规定分析

2.1 美标规定

2.1.1 美标E29-13

该标准所规定数值修约方法以修约法、绝对法为主，明确指出若抗拉强度超过100000psi，则需要将初始数据修约到1000psi。下文所提及各标准在制定修约方法时，均参考了上述规定。

2.1.2 美标E8-16a

若抗拉强度未达到500MPa即50000psi时，则应将初始数据修约到1MPa即100psi。若抗拉强度在500MPa～1000MPa即50000psi～100000psi时，则应将初始数据修约到5MPa即500psi。若抗拉强度超过1000MPa即100000psi时，则应将初始数据修约到10MPa即1000psi。

美标A370-16所提出修约规定与美标E8-16a相同。

2.1.3 美标E21-09

相关规定所提出修约规定为：将抗拉强度数值修约到500psi。

2.1.4 美标B557-15

该规定要求有关人员将经过修约的数值控制在100psi。

2.2 航标/国标规定

现阶段，航标、国标与修约抗拉强度数值相关的规定，可被归纳为以下几点：若抗拉强度未达到200MPa，则应将初始数据修约到1MPa。若抗拉强度在200MPa～1000MPa间，则应将初始数据修约到5MPa。若抗拉强度超过1000MPa，则应将初始数据修约到10MPa。现行修约方法均参考了GB/T8170-2008所制定规则，即上文提到的四舍六入。

3 金属抗拉强度修约结果对比研究

3.1 抗拉强度测定

3.1.1 试验介绍

拉伸试验指的是利用不同轴向拉伸载荷对材料特性进行测定的方法。拉伸试验所得结果，通常可被用来对材料相关性能指标加以确定，例如，屈服强度、弹性极限或拉伸强度。在高温条件下对材料进行拉伸试验，还可以获得材料蠕变数据。目前，对金属材料进行拉伸试验所参见标准为美标E8。

（1）室温试验。室温拉伸试验所使用主要工具为材料试验机，有关人员可酌情选择电液试验机、机械试验机或是液压试验机。测量金属抗拉强度所用试验机，可独立完成测量、采集数据和处理结果等操作。关于试样的选择，既可以选择材料全截面试样，还可以将试件加工成矩形、圆形试样，对于线材及钢筋等实物，通常无需进行加工。在制备试样期间，有关人员应最大程度避免材料被热加工或冷加工所影响，导致其性能发生变化，同时还要确保材料光洁度符合试验要求。试验正式开始后，由试验机按照预设速率对试样进行均匀拉伸，同时对拉伸曲线图进行绘制。

（2）高温试验。高温拉伸试验要求有关人员将金属材料置于高温环境下，为保证试验发挥出应有作用，有关人员既要对应变、应力加以考虑，还要对时间、温度参量加以考虑，其中，温度给试验结果所产生影响极大。除特殊情况外，均利用电炉对试样进行加热，有关人员应保证电炉所配备均热带符合试验要求，同时利用仪表对电炉温度进行控制。

对长期处于高温工作环境的金属材料而言，若环境温度未能达到材料蠕变极限值，或温度已达到蠕变极限值，但该材料尚未出现蠕变现象，则需要有关人员根据短时拉力性能，对材料所具有力学性能加以衡量。在前期准备阶段，出于控制夹头尺寸、为轴向加力提供保证和降低引伸计安装难度的考虑，有关人员应对试样头部进行加工，将连接方式改为螺纹连接，若试样整体呈平板状，优先选择销钉连接方式。引伸计可被拆分成以下几个部分，分别是连接试样凸肩区域的夹持部分，向炉外传递试样变形的引伸杆，在炉外对其变形程度进行测量的专业变换器。

另外，在开展高温试验时，下列内容需要有关人员引起重视：拉伸速度（即施力时间）可给拉伸性能产生直接影响，试验期间有关人员应对拉伸速度进行严格控制，国标对屈服强度、抗拉强度测试所提出规定为应变率处于0.001/min～0.005/min之间，若条件允许，可将应变速度保持在固定数值。如果现场不具备对应变速率加以控制的条件，则需要对应力速率进行调节，保证在固定弹性范围内，试件应变速率不超过0.03/min，同时应力速度不得高于300MPa/min。除特殊情况外，被用来对试样温度进行检测的温度传感器均为热电偶，有关人员应利用石棉绳将传感器热端固定在试样表面，冷端则需要引出炉外并与零点补偿装置相连，确保检测所得温度和实际温度之差在0.5℃以内。试验所用测量仪精度应达到0.1级或以上，记录仪精度则需要达到0.5%以上。

3.1.2 性能指标

拉伸试验主要被用来测定材料塑性指标及强度指标，其中，塑性指标指的是受载荷作用影响的金属材料，出现塑性变形但不被破坏的能力，目前，国际社会对金属塑性能力进行衡量的指标以断面收缩率、延伸率为主，断面收缩率指的是被拉断材料断面缩小面积与初始截面积之比，延伸率指的是材料被折断后，其总伸长度与初始长度之比。而强度指标主要指的是在外力作用影响下，材料出现塑性变形、弹性变形以及断裂的能力，一般情况下，若拉伸载荷不变，同时材料塑性变形程度加剧，则表明材料存在屈服情况，在屈服情况出现时，材料所承受应力又被称作屈服点，多数金属材料并不存在确定屈服点，有关人员应对此有所了解。

3.2 拉伸试验说明

在测量金属材料各项特性时，即使测量所用设备、仪器及方法较为完善，仍无法保证最终结果与实际情况完全一致，测量所存在不确定性又被称为测量误差。对于抗拉强度等无法得出具体误差的参数，有关人员往往更倾向利用近似值对测量结果进行替代。

抗拉强度指的是金属材料从均匀塑性形变过渡至局部集中形变的临界数值，通常被用来对静拉伸状态下金属材料所表现出承载能力最大值进行说明。在所承受拉应力未达到临界数值时，拉伸试样所出现变形往往较为均匀，一旦拉应力超过临界数值，拉伸试样便会出现缩颈的情况。

国标、美标针对抗拉强度所提出数值修约规定存在明显差异，各理化实验室所采用修约方法尚未统一，在此背景下，选择在高温、室温条件下，对某钛合金抗拉强度进行实测，将实测所得数据作为初始数据，分别根据国标、美标所提出数值修约规定开展修约工作。

根据不同标准所提出数值修约规定对相同初始数据进行修约，最终结果存在一定差异，其中，根据美标所提供psi单位进行修约所得结果和MPa修约结果、国标修约结果间所存在差异并无明显规律。

3.3 结果分析及讨论

在不改变初始数据的前提下，psi修约结果较MPa修约结果略高/略低的原因，主要是初始数据所采取表达形式均为公制单位，而psi修约要求有关人员先对计划修约数据的单位进行转化，利用英制单位psi对公制单位MPa进行替代，再向公制单位MPa进行转换，对单位进行转化处理的过程中，数据出现误差的情况难以避免。由此可见，要想使修约所得结果具有理想的正确性及有效性，在计划修约数据为抗拉强度且单位是MPa时，有关人员应根据公制单位相关规定完成修约工作，保证最终修约结果为公制单位。如果计划修约数据单位是psi，则需要根据英制单位相关规定进行修约，确保最终结果为英制单位结果。另外，国标、航标与美标所提出修约规定存在一定差异，基于此所开展修约工作，其最终结果往往不具备比较性，要求有关人员在检测期间以检测标准所提出规定为依据，对数值修约工作进行实施。美标检测所得抗拉强度数据，通常应当根据美标相关规定进行修约，而航标及国标所得检测数据，除特殊情况外，均可根据国标所做出相关规定进行修约。

4 结论

作为测量活动中对数据进行简化处理的方法之一，数值修约的目的主要是降低数据表达难度，通过简洁描述的方式保证相关信息可得到准确传达，但要避免由于数值修约导致数据出现明显偏差，由此可见，在进行相关计算时，有关人员应对修约规则加以了解。上文分别根据美标、国标还有航标的相关规定，对特定初始数据进行了修约，最终修约结果存在显著差异。由此可见，要想保证测试所得结果正确且有效，关键是要以测试所参见标准为依据，根据该标准所提出修约规定完成修约，若抗拉试验所得数据为英制单位，则需要根据英制修约相关要求进行修约，公制单位数据同样如此。