结合GB/T 228.1-2021、GB/T 4883-2008（正态样本异常值判断），针对铝合金拉伸试验，分异常数据判定方法、数据有效性、处置规则、实操案例说明，覆盖强度、伸长率、弹性模量等全指标。

一、基础概念

1.异常数据：同一组平行试验中，明显偏离其余测量值、不属于正常随机波动的数据，由操作失误、设备故障、试样缺陷、环境干扰导致。

2.有效数据：试验全过程符合标准要求（装夹、速率、断口、环境、设备状态），无明显异常，可用于结果计算、判定、出具报告的数据。

3.适用场景：每组平行样一般取3~6个试样，先判有效性，再筛查异常值。

二、步：先判定试验整体有效性（前置条件）

试验本身不合格→ 数据直接作废，无需再判异常值，满足任意一条即判定试验无效：

（一）试样与断口有效性（核心）

1.断口位置无效断在夹持区、圆弧过渡区；或断口距标距两端距离＜\(L_0/10\)，整组数据作废。

2.断口形态异常试样扭转、斜向断裂、多处开裂、分层、夹杂断裂，由偏心/材质缺陷导致，数据无效。

3.试样损伤标距内有划痕、压痕、磕碰、裂纹，试验结果不采信。

（二）试验操作与设备有效性

1.速率违规弹性段/测\(R_{p0.2}\)速率远超标准区间，应变速率失控，强度、模量数据无效。

2.装夹问题试样严重偏位、未对中、夹紧力过大压伤试样；引伸计脱落、移位、刀口打滑。

3.设备异常试验中载荷抖动、曲线跳变、传动卡顿、传感器故障、突然停机。

4.预加载违规大载荷预拉造成试样塑性变形、冷作硬化，数据无效。

（三）测量环节有效性

1.标距/尺寸测量错误、拼接试样时人为拉伸/挤压，伸长率无效。

2.弹性模量：未使用合格引伸计、引伸计单侧安装、取值区间超出纯弹性段，模量数据无效。

总结：试验过程违规→ 数据直接无效，整样重测。只有试验有效的前提下，才用统计方法筛查随机异常数据。

三、第二步：有效试验组内，异常数据统计判定方法

仅针对试验流程、断口、设备均正常的平行数据，常用两种方法，实验室优先格拉布斯(Grubbs) 法（力学试验通用），简易场景用3σ 准则。

前置说明

设一组有效平行数据：\(x_1、x_2、\dots、x_n\)

·\(\bar{x}\)：算术平均值

·s：实验标准偏差

·n：平行试样数量（常规\(n=3\sim6\)）

方法1：3σ 准则（简易筛查，现场快速用）

判定规则

若某数据\(x_i\) 满足： \(|x_i - \bar{x}| > 3s\) 则判定为异常数据。

适用& 局限

·优点：计算简单，适合车间、日常质检快速排查；

·缺点：样本量小（\(n<6\)）时准确度偏低，仲裁、CNAS实验室不单独使用。

示例

6061-T6 抗拉强度（5 组有效数据，单位 MPa）：238、241、240、239、255

平均值\(\bar{x}=242.6\ \mathrm{MPa}\)，标准偏差 \(s\approx7.02\ \mathrm{MPa}\) \(3s\approx21.06\ \mathrm{MPa}\) 偏离值：\(|255-242.6|=12.4 < 21.06\) �� 按 3σ 准则，255 不属于异常值。

方法2：格拉布斯 (Grubbs) 法（标准，GB/T 4883）

判定步骤

1.计算组内平均值\(\bar{x}\)、标准偏差s；

2.计算可疑值的格拉布斯统计量：\(G_i = \frac{|x_i - \bar{x}|}{s}\)

3.查格拉布斯临界值表（置信概率95%，力学试验通用），得到临界值\(G(n)\)；

4.判定：

o\(G_i > G(n)\) →异常数据；

o\(G_i \le G(n)\) →正常随机波动，数据保留。

常用临界值（置信95%）

表格

实操示例

沿用上面5 组强度数据：238、241、240、239、255，\(n=5\)，临界值 \(G(5)=1.67\)

\(G=\dfrac{|255-242.6|}{7.02}\approx1.77 > 1.67\) �� 判定255 MPa 为异常数据。

重要规则

1.单次只剔除1个异常值，剔除后重新计算均值、偏差，再次筛查，禁止一次性剔除多个；

2.若一组数据出现2个及以上异常值，说明试验整体不稳定，建议整组重测。

方法3：极差法（辅助，仅 3~4 个样本）

用最大值、最小值的差值判断离散性，离散度过大则怀疑数据异常，多用于快速比对。

四、异常数据处置规则（分场景执行）

场景1：日常出厂 / 来料检验

1.查出异常值→记录异常原因（试样缺陷、装夹、设备等）；

2.剔除异常数据，用剩余有效数据计算平均值、出具结果；

3.若剔除后有效样本不足3个，补充试样重测。

场景2：第三方 / 仲裁 / CNAS / 型式试验（严格执行）

1.步：溯源异常原因

o可明确找到客观原因（断口无效、打滑、压伤、设备跳变）：直接剔除，在原始记录中详细备注原因；

o无法找到明确原因（无任何试验异常，仅数值偏离）：不得随意剔除，保留全部数据，同时在报告中注明数据离散情况。

2.严禁：为迎合标准限值，人为剔除合格范围内的数据。

3.同一批次连续多组出现异常：停止试验，检查设备、夹具、人员操作。

场景3：比对试验 / 能力验证

异常数据一律保留，完整上报，仅做统计分析，不自行剔除。

五、不同指标的异常数据典型表现& 原因

1. 规定塑性延伸强度 \(R_{p0.2}\)、抗拉强度 \(R_m\)

·异常偏高：预加载过大、钳口压伤冷作硬化、速率过快；

·异常偏低：试样内部缺陷、装夹打滑、偏心受力；

·判定优先级：先查断口/曲线，再做统计筛查。

2. 断后伸长率 A

·异常偏大：拼接试样时人为拉长、标距划线错误；

·异常偏小：断口无效、试样局部开裂、夹紧力过大；

·伸长率离散大：多为试样加工不一致、装夹对中不良。

3. 弹性模量 E

·异常偏离：引伸计安装松动/移位、弹性段取值错误、设备振动；

·模量数据离散：优先复检引伸计与设备同轴度。

六、数据有效性+ 异常判定 完整工作流程

1.逐样初审：检查断口、外观、试验曲线、操作记录→试验无效→作废重测；

2.数据汇总：收集所有有效试验的测量值；

3.异常筛查：用格拉布斯法（正式）/3σ法（快速）判定异常值；

4.原因溯源：查找异常产生的客观原因，写入记录；

5.数据处置：按场景决定剔除或保留；

6.结果计算：用最终有效数据计算、修约、出具报告。