一种强度测试方法及测试设备与流程

本发明涉及一种测试设备，特别涉及一种强度测试方法及测试设备。

背景技术

座椅作为动车组关键的旅客设备，为提高旅客乘坐舒适性，均具备整椅180°旋转、靠背角度调节、扶手上翻等功能，座椅的强度是轨道车辆安全性关键的指标之一。关于座椅强度测试，在实际试验过程中，按标准规定，对座椅靠背、坐垫、扶手等关键部位加载一定载荷，要求座椅不出现裂痕及永久性变形。由于部位多为活动件，具有配合间隙，对座椅加载载荷后，由于间隙的挤压，存在加载载荷前后出现位移变化的现象，对座椅是否出现裂痕及永久性变形的判定，目前试验中一般采用以下两种方式：

1、观察，测量变形量不大于某一值即认为合格。

在试验大纲编制时，根据既有经验，由双方协商一数值，作为抵消部件配合间隙而产生的位移。座椅加载载荷前，提前测定参照距离，然后按标准要求的载荷持续一定时间后撤除载荷，让座椅自然恢复，检测骨架是否有裂纹、开焊等肉眼能观察到的缺陷，再测定参照距离数值，与第一次数值比较，小于大纲规定的数值时即认为合格，根据座椅各位置的差异一般定义差距小于5～10mm。

此方法简单，直观，便于操作，但存在变形量定义不规范的问题，变形量定义过小，对试验测试及部件制作带来很大不便，造成设计冗余过高，产生浪费，严重时影响到使用功能；变形量定义过大，要求宽泛，不能反映部件真实性能，可能出现座椅骨架已变形但仍判定为合格品的现象。因此，本方法对经验依靠较大，多用于成熟结构产品的测试，对全新产品则不好把握。

2、采用贴应力片进行变形测试

在座椅试验前，预测座椅骨架薄弱环节，在特定点贴应力片测试应力是否超出材料本身性能要求。

此方法测试精度较高，能准确反映出座椅骨架测试点处应力的分布情况。但应力片测试也存在以下缺陷：首先应力片仅能测试局部点变形，并不能证明整体骨架变形；其次，贴应力片测点很难确定，仅能通过仿真计算或既有经验预测，对全新结构座椅，很有可能出现测试点与实际变形点产生较差异的现象；再次，通过仿真计算分析应力，最薄弱点往往并不在平直面上，多在部件边沿或转轴配合处，此处无法贴应力片；最后，应力片测试工作量大，操作不便，周期长，且费用高，多用于科研研究，实际产品测试推广率底。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是，提供一种操作简单，易于实现，且测试结果精确可靠、成本低的强度测试方法，同时涉及一种强度测试设备。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种强度测试方法，包括如下步骤：

向被测部件加载载荷，保持加载载荷设定时间后撤除加载载荷；

检测测试点在初始加载载荷至撤除加载载荷全过程中的位移量；

根据检测结果绘制位移曲线，并根据加载载荷初始阶段的第一测试点的位移量与撤除加载载荷恢复后的第二测试点的位移量的差值，判断被测部件是否合格。

进一步，所述第一测试点的位移量与第二测试点的位移量差值等于0或小于等于s，判断被测部件未产生永久变形，被测部件的强度合格，所述第一测试点的位移量与第二测试点的位移量差值大于0或大于s,判断被测部件产生永久变形，被测部件的强度不合格。

进一步，按标准工艺向被测部件加载载荷并保持标准载荷设定时间。

进一步，所述检测位移量的测试点选择为被测部件的最大位移处，或预先评估的被测部件的易变形点。

进一步，所述加载载荷初始阶段的第一测试点的位移量，为被测部件在加载前段配合部件间隙产生的位移量，或为加载载荷起始时的位移量，此时位移量为0。

进一步，所述位移量使用红外位移传感器自动检测，或使用测量尺人工检测。

本发明的另一个技术方案是：

一种强度测试设备，包括：加载单元，用于向被测部件提供加载载荷；位移量测量单元，用于检测测试点的位移量；控制分析单元，用于根据位移量测量单元的检测结果绘制初始加载载荷至撤除加载载荷全过程中的位移曲线，并根据位移曲线中加载载荷初始阶段的第一测试点的位移量与撤除加载载荷恢复后的第二测试点的位移量的差值，判断被测部件是否合格。

进一步，所述变形测量单元采用红外位移传感器或测量尺。

进一步，所述位移量测量单元中，位移量的测试点选择为被测部件的最大位移处，或预先评估的被测部件的易变形点。

进一步，所述加载单元按标准工艺向被测部件加载载荷并保持标准载荷设定时间。

综上所述，本发明提供的一种强度测试方法及测试设备，利用加载力与位移曲线的特征，判断座椅等具有活动功能的部件强度是否符合安全要求，合理消除了活动部件之间配合间隙对变形量的影响，为强度测试和评价提供了一种新的途径，既避免了传统测量变形量时对变形尺寸定义的难以把控的缺陷，又避免了贴应力片测试时粘贴部件选择的局限性，具有操作简单、易于实现、测试结果精确可靠、成本低等特点。

附图说明

图1是本发明判定为合格的理想状态时的位移曲线图；

图2是本发明判定为合格的位移曲线图；

图3是本发明判定为不合格的位移曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供的一种强度测试设备，包括加载单元、位移量测量单元、控制分析单元。本实施例中以轨道车辆上的座椅为例进行详细说明，被测部件包括座椅的靠背、坐垫、扶手等。

其中，加载单元，用于向被测部件提供加载载荷，加载单元一般采用液压加载设备或电子加载设备，加载单元与控制分析单元连接，控制分析单元根据预先设定的程序控制加载设备的加载力和加载时间。加载单元在加载时，按国家标准规定的座椅强度测试工艺向被测部件加载载荷并保持标准载荷设定时间。当然也可以根据实际需要调整加载载荷和加载时间。

位移量测量单元，用于检测测试点的位移量。检测设备可以采用红外位移传感器用以实现自动检测，检测数据可以直接传输给控制分析单元，也可以采用测量尺如卡尺等进行人工检测，再利用人工将检测结果输入至控制分析单元。

在实际测试过程中，理想的测试点应选择在预先评估的被测部件的最薄弱的易变形点的位置，如两个部件连接的转轴位置，但由于被测部件的结构都较为复杂，部件与部件之间的连接点也各不相同，预先评估被测部件最薄弱的易变形点的位置较为困难，因此，为了降低测试难度，本实施例中则优选位移量的测试点选择为被测部件的最大位移处，如被测部件是扶手时，可以选择扶手的端部位置，如被测部件是靠背时，则选择靠背的最顶端的位置。

控制分析单元，选用电脑，用于根据位移量测量单元的检测结果绘制初始加载载荷至撤除加载载荷全过程中的如图1至图3所示的位移曲线，并根据位移曲线中加载载荷初始阶段的第一测试点的位移量与撤除加载载荷恢复后的第二测试点的位移量的差值，判断被测部件是否合格。

本发明提供的强度测试方法，具体包括如下步骤：

步骤一：

按国家标准工艺要求，利用加载设备，向被测部件加载载荷，如被测部件以座椅靠背为例，利用加载设备从水平方向上向靠背施加载荷，到达设定时间后，撤除加载载荷，使被测部件的弹性变形和塑性变形在自然状态下恢复。

步骤二：

利用检测设备检测测试点在初始加载载荷至撤除加载载荷全过程中的位移量。采用红外位移传感器检测时，检测数据可以直接传输给控制分析单元，采用测量尺进行人工检测后，再利用人工将检测结果输入至控制分析单元。检测的时间点，可以根据每个被测部件的变形特点进行设定。对于采用红外位移传感器自动检测时，为了使结果更加精确，也可以采用实时检测的方式，实时采集数据同时将数据实时传输至控制分析单元。

步骤三：

控制分析单元接收检测结果的数据后，绘制位移曲线，如图1至图3所示，位移曲线的x坐标为时间，y坐标为位移量，显示从加载初始至撤除加载力后随时间推移被测部件的测试点处的位移量。

如图1所示的位移曲线为理想状况，即被测部件与相连接的部件之间不存在间隙的状况。座椅强度测试时，按标准要求加载力随时间推移符合图1位移曲线所示特征。此时，加载载荷初始时的位移量为0，即第一测试点的位移量为0，座椅的靠背骨架随载荷的增加发生弹性变形，发生弹性变形时位移量不再增加，当载荷撤除后，被测部件的弹性变形在自然状态下将恢复至原位，即第二测试点的位移量恢复至0。

在理想状况下，第一测试点的位移量与第二测试点的位移量的差值等于0，就此可以判断，被测部件未产生永久变形，被测部件的强度符合国家标准要求，为合格状态。

但在实际测试过程中，由于座椅底架与转架、转架与靠背、靠背与气簧、扶手与靠背骨架之间连接的转轴等处均存在配合间隙，所以在加载力的过程中，首先需考虑消除配合间隙对变形量的影响，再考虑座椅各被测部件的弹性变形量和塑性变形量。

如图2和图3所示，在实际测试过程中，在按国家标准要求加载载荷随时间推移时，加载前段的初始阶段需要消化部件间的配合间隙，消化间隙后再随载荷的增加发生弹性变形，此时，用于判断变形量的第一测试点的位移量选择为被测部件在加载前段消化配合部件间隙后产生的位移量，如图2中所示，第一测试点的位移量为2mm。

如图2所示，当载荷撤除后，被测部件在自然的状态下恢复后的位移量为第二测试点的位移量，图2中所示出的第二测试点的位移量为2mm，此时，如果第一测试点的位移量与第二测试点的位移量差值等于0，即载荷撤除后被测部件又恢复至初始状态，判断被测部件未产生永久变形，被测部件的强度符合国家标准要求，为合格状态。

如图3所示，当载荷撤除后，第二测试点的位移量为4.5mm，第一测试点的位移量与第二测试点的位移量差值为2.5mm，大于0,即载荷撤除后被测部件没有恢复至初始状态，第二测试点的位移量明显大于第一测试点的位移量，判断被测部件产生永久变形，被测部件的强度不符合国家标准要求，为不合格状态。

当然也可以根据实际情况，将差值限定为一个大于0的数值s，如果第一测试点的位移量与第二测试点的位移量差值小于或等于s，也可以判断被测部件未产生永久变形，被测部件的强度符合国家标准要求，为合格状态。如果第一测试点的位移量与第二测试点的位移量差值大于s，则判断被测部件产生永久变形，被测部件的强度不符合国家标准要求，为不合格状态。

因为本方法采用的是差值评价方法，因此，无需将位移量的测试点精准地设置在被测部件最薄弱的位置处，而可以将位移量的测试点选择为被测部件的最大位移处，在保证测试结果的精确度的同时，大幅降低了测试难度。

该测试方法利用加载力与位移曲线的特征，通过加载前后的位移量的差值判断被测部件的强度是否符合国家标准的安全要求，为座椅的强度测试和评价提供了一种新的途径，既避免了测量变形量时对变形尺寸定义的缺陷，又避免了贴应力片测试的局限性，具有操作简单，易于实现、测试结果精确可靠、成本低等特点，易于应用推广。

本发明可用于检测轨道车辆和汽车上的各类座椅的强度测试，还可以用于其它如可翻转扶手、翻转台等具有活动功能的部件的强度测试。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。