PAGE11/NUMPAGES11美國軟體沙發性能測試標準1簡介本文所探討的家具性能測試是一種加速使用的疲勞和強度承受能力的測試方法，能夠用來評估產品能否達到預期的設計要求。在家具產業中，有一套產品性能測試標準是專門重要的，它不僅能夠確保家具設計和制造程序達到預期的質量設計要求，而且能夠關心顧客了解并區分家具的質量差不，在購買家具時可依照個人的經濟狀況和喜好加以權衡選擇。20世紀70年代以來，世界上許多國家或地區依照本國或本地區的具體情況制定了家具性能測試標準，用以進行產品檢測以確保質量，但至今為止還沒有一個全球通用的標準。美國普渡大學家具研究中心于1997年應聯邦政府[GeneralServiceAdministration(GSA)]的要求開始研制沙發的性能檢測標準，目的是建立一套家具產業中通用的測試標準，其測試方法必須具備下列條件：1）應用不受地域限制；2）最大限度地提供力學設計的信息；3）為制造商提供產品市場化的信息，為顧客提供評估產品的信息；4）能夠對長期以來積存的實踐經驗提供一個量化方法；5）提供一個明確的家具強度量化方法。研究成果FNAE80-214A于1980年被啟用，作為美國政府機構的家具采購測試標準。自標準實施20多年以來，它不僅是美國政府機械、公共場所設施組織購買家具時的質量驗證手段，而且同時已被家具制造廠家廣泛采納作為新產品研制開發、質量評估以及力學輔助設計和驗證的重要工具，用途專門廣泛。例如，通過測試并比較舊的設計，制造廠家能夠系統衡量新的設計，包括新的框架設計，新的接頭方式，新的連接部件，新的材料等是否能達到所要求的技術水平標準。在美國通過GSA家具性能測試的信息是公開的，因此通過檢測的生產廠家具有市場競爭優勢。密西西比州是美國最大的軟體沙發家具生產基地，依照2003年的統計數據，美國70%的軟體沙發產自密西西比州。自1987年密西西比州立大學林產品實驗室家具研究中心成立以來，在家具力學方面做了許多研究，并為家具制造公司和材料生產廠家進行了大量的GSA性能測試。2GSA沙發性能測試2.1測試方法GSA性能測試基于循環遞增加載模式（圖1）。測試開始時先給沙發加一個起始載荷，那個載荷以20次/分的頻率循環加力25000/次。循環結束后，載荷增加一定量，然后再循環25000次。當載荷達到所需求的水平，或沙發框架或部件破環時測試才結束。2.2測度設備GSA沙發性能測試是在一套特不設計的汽缸-管道支架系統上進行的（如照片所示）。氣缸在壓縮空氣機的推動下，以20次/分的循環頻率對被測沙發加載。加載循環次數是由一個可編程邏輯操縱器和可重置電子記數系統進行記錄的。當沙發框架或部件破壞時，限制開關被激活并停止測試。整套設備宜于購置，投資成本較低，而且設備結構簡單，易于重新安裝調整和維修保養，靈活易調整的連接系統能夠使載荷的方向中隨著家具各部件之間相對位移的變化而變化。2.3要緊的測試類型圖2所示是沙發的差不多框架圖，沙發框架能夠分成3個部分：坐基框架系統、側邊扶手框架系統和后靠框架系統。依照沙發通常的受力狀態，能夠進行以下幾種測試：垂直坐力測試（seatfoundationloadtest）（圖3），靠背支撐測試（backrestfoundationtest）（圖4），靠背框架測試（backrestframetest）（圖5），扶手水平側向外拉測試（side-thrustloadtestonarms-outward）（圖6），后拉腿測試（fronttobackloadtestforlegs）（圖7），水平測試拉腿測試（horizontalsidethrustloadtestonlegs）（圖8）。上述各種測試的加載方案，包括初始載荷、每次載荷增量、載荷數量以及可同意的性能水準如表1所示。以垂直坐力測試為例，具體測試過程如下：模擬人"坐下"的動作，3個大小完全相同的坐力載荷分不加在沙發中間和離沙發兩端1/6處（如前照片所示），每個坐力載荷頭由前后兩個汽缸組成。測試開始時后汽缸施加載荷為100磅（445N），前汽缸施加載荷50磅（222N）。前后兩個載荷同時動作，25000次循環結束后，對沙發進行認確實檢查，觀看是否有部件損壞，假如無損壞，測試應在增加載荷的情況下接著進行25000次循環。每次后載荷增加25磅（111N），前載荷增加12.5磅（56N）。測試以此類推進行下去，直到坐椅系統中有部件開始損壞，彈簧斷裂或其他部分破環，或者沙發已達到了所期望的設計指標，測試才停止進行。3測試數據的討論以下就表1中所列示的各個性能測試方法能夠提供的有助于產品設計的數據信息作一下討論。總體來講，這些來自測試的信息對生產商和產品的設計者具有專門好的參考價值。3.1垂直坐力測試那個測試對發覺沙發坐基制造過程中可能出現的問題十分有效，因為在垂直坐力作用下，要緊的座位支撐框架部位承受專門大的應力，假如其中任何一個部件破壞，整個沙發也就專門快破壞了。前橫檔和后橫檔破壞的要緊緣故是其尺寸大小，只是實木橫檔上有太多交叉紋理和太大太多的節疤刀會引起橫檔破壞。橫檔底部的節疤破壞性最大，因為那個地點所受的拉應力最大，假如支撐框架部件要緊是由木榫釘為要緊連接件，橫檔破壞常常起于橫檔上用于連接座位撐檔的榫釘孔處，然后擴大到整個橫檔截面上。另外在測試中，前橫檔和前支柱的接頭也經常是破壞發生的地點，既有在垂直面的破壞，也有前后方向的破壞。這些破壞的接頭大多是由于沒有加用涂膠支撐木塊來加強連接，而那個加強方式能夠抵消正弦型彈簧施加在接頭處由前向后的作用力破壞；或者是由于支撐木塊安裝的位置不正確。垂直方向的連接破壞通常是由于榫太靠近橫檔的上沿的緣故。能夠講垂下坐力測試的最大價值是評估彈簧系統的耐久性。不同生產商制造的彈簧性能差不專門大，有的甚至不能達一GSA最低的標準。而且那個測試能夠專門快的推斷出彈簧兩端連接件的強度以及其安裝位置是否合理。座位撐檔的破壞往往由于尺寸太小，座位撐檔之間的距離過大，或是撐檔材料有嚴峻的材質缺陷。一個常見的引起座位撐檔破壞的緣故是撐檔和前橫檔之間的連接加強方式不夠，常常是由于加強太小或缺膠。那個部位的連接強度不足會導致座位撐檔端部從接頭處崩裂出來，或是榫頭斷裂。撐檔金屬鑄造件常破壞于與前橫檔連接處，假如此處沒有加固的話。有時垂直坐力測試也會造成支撐腿斷裂，這僅僅發生于空心塑料腿。比較常見的是由于和相應橫檔的連接不牢固，而造成連接支撐腿木塊或者是連接腿的角支擋的斷裂。總體來講，垂直坐力測試能夠有效地發覺沙發結構設計上的問題，也能夠發覺產品安裝操作上的質量問題。3.2靠背支撐測試靠背支撐測試不僅能夠有效地評估靠背支撐系統和整個沙發框架的耐久性，而且還能夠測試后靠彈簧系統，包括彈簧本身的耐久強度和安裝連接方式。多次測試證明彈簧的安裝方式，也確實是彈簧兩端固定夾的類型及固定夾的安裝位置對彈簧系統的壽命阻礙專門大。表1GSA沙發性能測試加載方案和測試級不測試類型初始載荷/載荷增量/載荷頭可同意的載荷水平/汽缸汽缸汽缸輕量級中量級重量級數量磅lb（N）磅lb（N）磅lb（N）磅lb（N）磅lb（N）垂直坐力測試100/50(445/222)25/12.5(111/56)3200/100(890/445)250/125(1112/556)275/137.5(1223/612)靠背支撐測試50(222)12.5(56)3112.5(500)125(556)150(667)靠背框架測試75(334)25(111)375(334)100(445)150(667)水平側拉扶手測試50(222)25(111)175(334)150(667)200(890)后拉腿測試150(667)50(222)1或2150（667）200（890）300（1334）水平側拉腿測試200(890)50（222）1200（890）250（1112）350（1557）3.3靠背框架試后靠框系統在那個測試中破壞通常有以下幾種形式：頂橫檔斷裂；側邊扶手框架或整個框架崩潰；后支柱從后面與扶手和側邊板條松開；后支柱開裂；頂橫檔和后支柱的接頭破壞；后支柱的頂部斷裂。在那個測試中多種不同形式的破壞講明靠背框架測試能夠有效地比較不同沙發個體的力學性能，尤其重要的是那個測試不僅能夠有效地比較不同沙發個體的力學性能，尤其重要的是那個測試不僅能夠發覺由于部件尺寸不夠或部件缺陷引起的問題，而且能夠發覺沙發結構上和安裝操作（如施膠技術）中的問題。3.4扶手水平側向外拉測試關于前柱是和前橫檔直接連接類型的沙發，測試中的破壞常常先在此連接處發生。采納較寬前橫檔便于增加木榫釘的間距，而產生相對牢固的連接類型。前支柱和前橫檔之間最牢固的連接方式是在接頭后面用一塊同樣寬度的膠合板來強化接頭。關于前支柱與側橫檔相連接類型的結構，測試破壞通常發和生在這兩者的連接處，有進前支柱也會沿著它的長度方向劈裂；而第二個引起框架最終結構破壞的緣故是側橫檔和前橫檔接頭的破壞。總之，這種連接類型在抵抗水平側向外拉力的能力上要比上一種連接弱。總的來講，扶手水平側拉測試不但能有效地推斷不同的扶手結構抵抗側拉力的差異；還能有效地發覺在產品生產過程中可能會出現的不符合組裝操作規程的錯誤操作，例如前橫檔和前支柱連接處施膠不足等問題。3.5后拉腿測試通過后拉腿測試能夠看出不同的沙發腿和框架的連接方式在受力后存在明顯的差異。關于沙發腿是作為框架整體結構的附件，通過各種不同的連接件例如金屬螺釘，木螺釘-金屬固定板方式，或膠與木螺釘，加固到沙發坐基框架。施膠不足、施膠不當、固定木螺釘錯位及數量不夠、木螺釘太短，及不符合規范裝配操作的連接差不多上造成沙發腿提早破壞的緣故。關于支撐腿是作為沙發框架整體結構的一個部件，而不是作為附件被連接到沙發坐基框架的，后拉腿測試不但能夠測試側邊扶手框架的強度，也能夠測試沙腿本身的抗彎強度和抗劈裂強度。每當被測試的沙發腿破壞，沙發腿發生劈裂破壞是最常見的破壞方式。3.6水平側拉腿測試前面所述的后拉腿測試的情況也同樣適于水平側拉腿測試。總之，水平側拉腿測試能夠有效地推斷出強度上的差不，因而是發覺沙發結構上不足之處的有效方法。4總結GSA軟體沙發性能測試方法不僅能有效地評估和分析沙發最得要的疲勞力學性能，而且能夠發覺和解決在設計、生產制造和銷售運輸過程中可能出現的結構上的缺點和隱藏的缺陷。應該指出的是GSA性能測試方法不僅對沙發類型的家具有效，對其他類型的坐臥家具也同樣適用，而且還能夠運用到測試各種類型承重工具，例如飛機，火車和汽車內的座椅。多年來性能檢測的實踐經驗證明，家具制造廠家依舊特不情愿使用循環地增加載荷的性能測試模式的。用此方法進行家