CN108956335A - 沙发坐垫短周期蠕变测试方法及其等效性 - Google Patents

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黄泽群
林美莲
黄琼涛
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Abstract

本发明涉及一种沙发坐垫短周期蠕变测试方法，包括以下步骤：利用加压双层钢板使木质仿生加载垫完全落在原始厚度为h0沙发坐垫上表面内，在上层钢板放置配重砝码后，给整个测试体系升温，当温度达到最高温度后，恒温保持1小时；取出沙发坐垫，放置于常温下2～3小时后，测量沙发坐垫的厚度h1，得到沙发坐垫的压缩蠕变量Δh=h0‑h1，根据其等效性预测正常温度和压力水平下的长期蠕变行为。优点：1）用较高温度和压力水平下的短周期蠕变行为等效预测正常温度和压力水平下的长期蠕变行为，通过短周期测试有效评估沙发坐垫的蠕变性能及疲劳强度等，为沙发坐垫的力学性能提供良好的保障；2）实验装置简明，操作简单，实验效率高，等效性好。

Description

沙发坐垫短周期蠕变测试方法及其等效性
技术领域
本发明是一种沙发坐垫短周期蠕变测试方法及其等效性，属于家具生产测试技术领域。
背景技术
目前沙发坐垫静载荷疲劳性能检测的方法，主要是在常温下对坐垫施加载荷，使其重复承载500～1000N的压力，测试周期通常需要1-2个月的时间。测试结束后，通过测量计算坐垫的压缩蠕变量，判断海绵坐垫的抗疲劳性能好坏。这种沙发坐垫载荷疲劳性能检测方法存在测试周期长、检测效率低、测试环境无法把控等缺陷，不利于沙发生产企业或专业检测机构的测试评估。
发明内容
本发明提出的是一种沙发坐垫短周期蠕变测试方法及其等效性，其目的在于提供一种用较高温度和压力水平下的短周期蠕变行为等效预测正常温度和压力水平下的长期蠕变行为的沙发坐垫短周期蠕变测试方法，从而在短时间内有效评估沙发坐垫的蠕变性能及疲劳强度。
本发明的技术解决方案：
沙发坐垫短周期蠕变测试方法，包括以下步骤：
（1）取一块双层钢板，将双层钢板抬起，在下层钢板的下表面固定一个木质仿生加载垫，调整双层钢板，使其保持在水平状态；
（2）测试沙发坐垫的原始厚度h0后，将其放置于底座钢板上，底座钢板内置加压装置，将双层钢板缓慢放下并加压，使得木质仿生加载垫完全落在坐垫上表面内；
（3）在上层钢板上表面的左右两端各放置相同重量的配重砝码，砝码、双层钢板和木质加载垫的总配重为500N～2000N；调整双层压力钢板，使其保持在水平状态；
（4）以1～2℃/min的速度给整个测试体系升温，最高加热温度为60℃～100℃，当温度达到最高温度后，恒温保持1小时；
（5）移走配重砝码，上升双层钢板，将沙发坐垫取出，放置于常温下2～3小时后，测量沙发坐垫的厚度h1，得到沙发坐垫的压缩蠕变量Δh= h0-h1。
本发明的有益效果：
1）用较高温度和压力水平下的短周期蠕变行为等效预测正常温度和压力水平下的长期蠕变行为，通过短周期测试有效评估沙发坐垫的蠕变性能及疲劳强度等，为沙发坐垫的力学性能提供良好的保障；
2）实验装置简明，操作简单，实验效率高，等效性好。
具体实施方式
沙发坐垫短周期蠕变测试方法，包括以下步骤：
（1）取一块双层钢板，将双层钢板抬起，在下层钢板的下表面固定一个木质仿生加载垫，调整双层钢板，使其保持在水平状态；
（2）测试沙发坐垫的原始厚度h0后，将其放置于底座钢板上，底座钢板内置加压装置，将双层钢板缓慢放下并加压，使得木质仿生加载垫完全落在坐垫上表面内；
（3）在上层钢板上表面的左右两端各放置相同重量的配重砝码，砝码、双层钢板和木质加载垫的总配重为500N～2000N；调整双层压力钢板，使其保持在水平状态；
（4）以1～2℃/min的速度给整个测试体系升温，最高加热温度为60℃～100℃，当温度达到最高温度后，恒温保持1小时；
（5）移走配重砝码，上升双层钢板，将沙发坐垫取出，放置于常温下2～3小时后，测量沙发坐垫的厚度h1，得到沙发坐垫的压缩蠕变量Δh= h0-h1。
可用所述沙发坐垫短周期蠕变测试方法测得的较高温度和压力水平下的短周期蠕变行为来等效预测正常温度和压力水平下的长期蠕变行为，并可据此有效评估沙发坐垫的蠕变性能，其等效对应关系如下表所示：
以上表格中，运用测试方法（1）和测试方法（2）得到的等效关系，通过六元件压缩蠕变本构方程计算得到的等效关系，理论计算和实验结果均得到了验证与统一。压缩蠕变本构方程如下：
式中：
ε：压缩蠕变量
σ 0：承载压力
E1：Maxwell模型里的瞬时弹性模量
E2、E3：Kelvin模型里的延时弹性模量
η 1 、η 2 ：Kelvin模型里的粘性系数
η 3 ：Maxwell模型里的粘性系数
t：加载时间
实施例1
将规格尺寸为500×500×250mm的三层海绵坐垫放置于加热力学测试装置中，在上层压力钢板上左右各放置相同重量的配重砝码，砝码、双层压力钢板和木质加载垫的总配重为2000N，调整双层压力钢板水平度，使其保持在水平状态。关闭加热力学测试装置门，预设最高加热温度为60℃；接通电源，使加热器发热升温，升温速度控制在1.5℃/min，当温度达到60℃时，恒温保持1小时。关闭电源，打开加热力学测试装置门，移走配重砝码，将沙发坐垫从加热力学测试装置中取出，放置于常温下2小时，测量沙发坐垫的厚度，计算出沙发坐垫压缩前后的厚度之差，即压缩蠕变量。从表1（4）中可查阅，沙发坐垫在加热力学测试装置中承载2000N压力，温度升至60℃后保持1h，冷却养身后的沙发坐垫压缩蠕变量，等效于其常态下疲劳性能测试后的压缩蠕变量（加载压力：500N、加载次数：15000次、加载频率：20～25次/min）。

Claims (2)

1.沙发坐垫短周期蠕变测试方法，其特征是包括以下步骤：
（1）取一块双层钢板，将双层钢板抬起，在双层钢板中的下层钢板的下表面固定一个木质仿生加载垫，调整双层钢板，使其保持在水平状态；
（2）测试沙发坐垫的原始厚度h0后，将其放置于底座钢板上，底座钢板内置加压装置，将双层钢板缓慢放下并加压，使得木质仿生加载垫完全落在坐垫上表面内；
（3）在双层钢板中的上层钢板上表面的左右两端各放置相同重量的配重砝码，砝码、双层钢板和木质加载垫的总配重为500N～2000N；调整双层压力钢板，使其保持在水平状态；
（4）以1～2℃/min的速度给整个测试体系升温，最高温度为60℃～100℃，当温度达到最高温度后，恒温保持1小时；
（5）移走配重砝码，上升双层钢板，将沙发坐垫取出，放置于常温下2～3小时后，测量沙发坐垫的厚度h1，得到沙发坐垫的压缩蠕变量Δh= h0-h1。
2.根据权利要求1所述的沙发坐垫短周期蠕变测试方法，其特征是可用所述沙发坐垫短周期蠕变测试方法测得的较高温度和压力水平下的短周期蠕变行为来等效预测正常温度和压力水平下的长期蠕变行为，并可据此有效评估沙发坐垫的蠕变性能，其等效对应关系如下表所示：
；
其中，通过六元件压缩蠕变本构方程计算得到测试方法（1）和测试方法（2）等效关系；压缩蠕变本构方程如下：
式中：
ε：压缩蠕变量，
σ 0：承载压力，
E1：Maxwell模型里的瞬时弹性模量，
E2、E3：Kelvin模型里的延时弹性模量，
η 1 、η 2 ：Kelvin模型里的粘性系数，
η 3 ：Maxwell模型里的粘性系数，
t：加载时间。
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