专利名称:用于产品设计的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于优化产品设计的新的改进方法和设备，通过使产品同时承受不同水平的多个激发源作用来实现这种优化。
背景技术：
制造商所关心的一个主要问题是发现最终导致产品、部件或零件破坏的潜在缺陷或裂纹。为此，制造商使用了各种测试方法，使机械产品、部件或零件承受各种不同的应力，这些应力通常被认为可产生一些可能的破坏模式(方式)。识别出破坏模式后，制造商就重新设计产品来减小甚至消除这些破坏模式。这些应力可以是压力、紫外线、化学反应、振动、温度(例如，过热或过冷，且温度剧变)、湿度、机械循环运动(例如，重复开关合页门)以及机械载荷。在整个申请文件中，术语“产品”、“部件”和“零件”是可互换使用的。
先前，在实验室中，通常使用传统成熟的测试方法来对机械产品和部件进行标准测试。这意味着测试的目标是在给定应力源水平(例如振动、循环载荷、温度、湿度)的条件下，检测可经受住给定次数循环的产品或部件数目。这种测试通常依赖于现场数据和制造/设计经验。
另一种测试方法是基于将所有应力源以运行使用水平引入到整个系统中，以便在生产之前进行最终的鉴定测试。这种方法的目的是在现场情况下再现系统的准确应力状态。例如，汽车冷却装置承受路面振动、乙二醇流、压力、热量以及环境状况，这些因素恰恰是在轨道耐久性标准测试过程中所希望发生的。
因此，需要提供一种方法和设备，在同时改变激发源的情况下，该方法和设备能够在机械产品和部件中产生所有可能的应力分布形式，从而可产生出各种破坏模式。
本发明的测试可显著地提高产品质量，降低设计成本，降低生产成本，减少保修费用，增加客户满意率，并扩大市场份额。
发明内容
本发明总的目的是在各种不同情况下可方便地进行并增强产品的测试，以便通过减小进行测试所需的能量、时间以及费用来更全面更有效的测试。
本发明的一个目的是使产品在多个激发源下进行更全面的测试，这些激发源包括温度、振动、压力、紫外线、化学反应、湿度、机械循环以及机械加载，但并不局限于此。根据本发明的这个方面，本发明的装置和方法使产品在同时改变多个激发源的情况下进行测试，这些激发源包括振动、温度、压力、紫外线、化学反应、湿度、机械循环以及机械加载，但并不局限于此，以便确认出产品的破坏模式。
根据本发明的另一个方面，产品承受可在该产品中产生均匀分布随机应力的激发源的作用。
根据本发明的另一个方面，产品承受可在该产品中产生六个轴线方向均匀分布随机应力的激发源的作用。
根据本发明的又一个方面，产品可承受水平变化的激发源作用。另外，这些激发源可同时作用于该产品。再者，这些同时作用的激发源的水平在作用于产品的过程中是可变化的。
结合附图，并从下述本发明的详细说明书和随后的权利要求
书中，可对本发明作出更全面的理解，并确定本发明的保护范围。
附图简介
图1是本发明用于在不同状态下测试产品的装置的透视图。
图2是图1所示的本发明装置的顶部透视图。
图3是本发明的在不同状态下测试产品的方法的流程图。
图4所示是本发明的在不同状态下测试产品的方法结果图。
发明的详细描述通常，机械系统的共振频率在200Hz以下。因此，机械系统(例如，产品、部件、零件)可大致作为含有至少一个频率在200Hz以下的模态形式的系统。相反地，固体系统通常具有频率在200Hz以上的第一共振频率(也称为第一模态形式)。
本发明的一个目的是提供一种用来在产品、部件或零件中产生各种应力分布形式，特别是六个轴线方向均匀分布随机应力的方法和装置，以激发出那些特定产品、部件或零件的破坏模式。六个轴线方向均匀分布随机应力通常是作为一个点的应力变化历程，该点具有均匀分布随机应力，所述应力包括三个垂直轴上的拉应力和压应力以及绕同样的三个正交轴的扭转应力。六个轴线方向均匀分布随机应力形式总称为产品所有点处的六个轴线方向均匀随机应力，这样，每个点处的六个轴线方向均匀随机应力的应力变化历程构成非循环应力分布形式的随时间的变化函数。所有可能的应力分布状态在任何时间上具有相同的概率。
尽管本发明主要是针对是机械产品、部件和零件，但本发明也可用于其它形式的产品、部件和零件，例如固体电子设备、托架、夹紧装置、紧固件、装饰附件以及不属于机械系统的其它产品。
在一个优选实施例中，在产品的一个或多个固定位置上，六个轴线方向的均匀随机动作可在产品中产生六个轴线方向均匀分布随机应力。这些六个轴线方向均匀分布随机应力形式可识别其它方法以先未发现的破坏模式。另外，同时引入的其它激发源(以不同层面)，例如温度、振动、压力、紫外线、化学反应、湿度、机械循环运动以及机械载荷，可识别与产品有关的其它破坏模式。
少于六个轴线方向的动作(无论是直接输入到产品的固定位置还是使用通过某些装置架来激发六个轴线方向运动刚性台)可使所产生的应力分布形式少于产生和包括在产品随机应力时间变化函数中的所有可能的应力分布形式。产品时间历程中所缺少的这些应力分布形态具有在产品设计中不能激发破坏模式的潜在可能。另外，在使用三、四、五或六个轴线方向运动，且其中的一个或多个轴线方向运动是依赖于一个或多个其它轴线的情况下，会使一定的应力分布形态重复产生，并失去其它的应力分布形式。这两种情况都有可能不能产生激发破坏模式所必须的应力分布形式，因此，直到在现场作业时出现了这些应力分布形式为止，破坏模式处于不能检测的状态。
如图1所示，图1是本发明用于在不同状态下测试产品的装置的透视图。在此尽管仅显示了一个装置，但显然可以预见可以使用多个装置来测试产品。装置1的基本结构主要由底座2、平台3以及多个支承件4构成，上述支承件4使底座2与平台3刚性连接。
底座2可由任何适当的材料构成，其大致是平的、牢固的，并具有足够的质量以防止在正常工作过程中装置1产生不经意的移动。类似地，平台3也可由任何适当的材料制成。最好平台3大致是平的，从而为多个支承件4的顶端提供齐平的表面。尽管图中仅显示了三个支承件，但少于或多于三个支承件也是可以的。
多个支承件4有两个主要使用目的。首先，多个支承件4可将底座2与平台3刚性连接。其次，多个支承件4提供了一个装置来连接多个致动器5(由于图1的视图方向所限，一些致动器未完全显示出来)。致动器5也可称为力传递装置。致动器5可以是气动的、液压的、或者是气动和液压混合操作的。尽管在图中显示了六个致动器，但显然少于六个也是可以的。多个致动器5可通过任何适当的方式连接在多个支承件4上。然而，最好多个致动器5可滑动地连接在多个支承件4上，以允许多个致动器5有确定的运动自由度。例如，多个支承件4包括一条沿其长度方向竖直延伸的凹槽6。多个致动器5装有连接装置7，连接装置7包括可松装在上述凹槽6中的附件。另外，连接装置7可刚性地固定到多个支承件4上，以使多个致动器5安装在位。
如果使用六个致动器5，它们最好是成对布置，每一对与其它对之间相互间隔120°。每个致动器5主要由缸体8(由于视图方向所限，一些缸体未完全显示出来)构成，缸体8与活塞9(由于视图方向所限，一些活塞未完全显示出来)相配合作用，以在转动点上产生力和力矩。每个致动器5的压力可以线性的“锯齿”波方式在最大伸长压力和最大缩回压力之间循环。每个致动器5的频率略有不同。当致动器5相互同相和异相时，这种频率上的不同会产生一种循环干涉特性。正是这种致动器的在频率上的不同，从而在产品上产生六个轴线方向的均匀分布随机应力。作为一个例子，六个气动致动器5可分别在1.8Hz、1.9Hz、2.0Hz、2.1Hz、2.2Hz、2.3Hz和2.4Hz的频率下工作。因此，当致动器5彼此同相和异相时，中心处的频率含量将从2Hz到无穷大。还应注意到，其它频率可用于各个致动器5，以便产生更低的频率。
每个致动器5的活塞部分可转动地固定到万向接头9a上，万向接头9a又可转动地固定到滑座10上，滑座10再可转动地连接到连接装置11上，所述连接装置11从中心毂套12向外延伸。多个连接装置11的数目通常与滑座10的数目是相匹配的。每对万向接头9a与其各自的滑座10相连接。连接装置11包括任何适当的装置或器件，例如杆、螺栓、螺母和锁紧垫圈、冶金连接(焊接)装置、超弹性或半弹性阻尼器、机械弹簧、或者球和承窝。
当致动器5动作时，其产生力作用于万向接头9a，然后力由万向接头9a传给滑座10，再由滑座10传给连接装置11，接着由连接装置11传给中心毂套12，并在该点处产生力矩。所产生的力矩是否是绕中心毂套12的，将取决于是哪一个致动器动作和它们相互按什么顺序动作。
中心毂套12是力传递件或力传递装置13的位置较低的部件。力传递装置13的主要作用是将多个致动器5所产生的力和力矩在中心毂套12处传递给产品自身。任何适当的装置都可用作力传递装置13，例如全方向柄或杆。力传递装置13具有多个处于各个位置上的组合铰链装置14。这些组合铰链装置14可使力传递装置13倾斜地定位，以便于固定产品。在一个优选实施例中，可通过力传递装置13各个杆部分的几何外形来确定其倾斜角度位置。最好，所述杆部分是在某一角度(如30°)上截取的，且所截的表面具有径向对称的联锁几何结构，以便两个杆部分可从两者同轴对中到其中心线成最大角度范围的多个方向进行安装。当杆部分在所需的方向定位时，控制所述杆部分长度的绳或链可通过收缩夹、液压力或位于中心毂套12处的其它力装置来收紧。杆部分调节定位的目的是使自由杆端(也是包含固定装置的力传递装置的部分)定位于可将该装置最佳地固定在固定位置或所测试产品的其它一些点的定位方向上。其它装置或器件也可基本上完成上述全方向杆相同的功能，例如绳和带轮、穿过万向接头的实心杆、不带万向接头的实心杆(其可提供较小的力和较大的位移)、或者直接将产品连接到中心毂套12上。
通过固定装置15可将产品固定到力传递装置13上。术语“固定”或“紧固”概括地定义为包括可使激发源作用于产品的任何装置。因此，固定和紧固并不一定要求产品通过几种机械装置牢固地紧固在任一给定的固定位置上。例如，产品可仅仅放置在表面上，并承受振动或热激励。固定装置15可包括任何适当的装置或器件，例如夹紧装置、螺栓、螺钉、钩、紧固件、粘合剂、箍带、粘胶、焊接(冶金连接)、中间垫片或夹紧件、抽真空(真空)以及电磁，在某些情况下，其它的固定位置是要牢固地进行固定的，连接可简单地通过接触或断续接触来实现。最好，如果产品具有多个固定位置(也就是，汽车仪表盘)，其应当在每个固定位置都固定有本发明的装置，以使测试效果最佳。另外，本发明的装置也可在非固定位置上固定到所述产品上。
为了使力传递装置13可沿所有的三个轴线纵向运动，力传递装置13从中心毂套12向上延伸，直到其穿过一个装置为止，如万向接头装置16。万向接头16在靠近平台3的开孔17的区域内固定在平台3上。在一个优选实施例中，万向接头装置16由外环套、内环套和内直线轴承(可使杆或柄通过该万向接头装置16直线运动的装置)构成，所述外环套通过适当的装置进行固定，以使其可垂直于其主中心线自由转动；所述内环套通过轴承固定在所述外环套上，以使其可垂直于其主中心线和垂直于所述外环套的转动轴线自由转动；所述内直线轴承支承着力传递装置13的柄或杆。这种结构的作用是使与中心毂套12连接的杆或柄自由运动，并同时限制住枢转点，以使要与产品进行连接的杆或柄的自由端就会相应于中心毂套12的所有运动而运动。这就会使中心毂套12在离开致动器5附近的位置上重新运动，并因此而紧靠着产品以便于固定或连接。万向接头装置16名义上固定在力传递装置13杆部分的中点位置上。在另一个实施例中，万向接头装置16是可调的，使其可沿杆部分上下移动。该结构特征可改变力传递装置13(例如全方向杆)的力臂，这样，无论是较大的力和较小的位移还是较大的位移和较小的力，都可在产品的固定位置上实现。换句话说，可通过改变万向接头装置16的位置，来实现力传递装置13的力矩调节。力传递装置13穿过万向接头装置16后，继续向上延伸直到其终止于固定装置15。这里所示的固定装置15固定一个工件18，例如一个杯子。然而，很多其它形式的产品和部件也可进行测试，例如汽车零件、飞机零件、船舶零件、电子部件(包括固体的)、消费品和结构材料，但不局限于这些产品和部件。而且，力传递装置13可紧靠所测试的产品设置，但不需要进行固定。例如，力传递装置13可以只抵靠着所述产品。
最后，整体装置1还可包括罩壳，例如箱体17，或者其它适当的结构，其可罩住一个或多个装置1。箱体17最好是密封的，以便可精心控制激发源在箱体17中的放入和取出以及控制箱体17中作用于所述产品的激发源的水平。
参见图2，图2是图1所示本发明装置的顶部透视图。在该图中，去掉了平台3，以便能更清楚地表示出装置1的各个部件，包括致动器5、中心毂套12和万向接头装置16。
在另一个实施例中，产品可固定在中心毂套12上，因此，不需要力传递装置13、万向接头装置16和平台3。如图2所示，中心毂套12装有固定装置12a来固定产品，或者产品可直接固定在中心毂套12上。在此情况下，中心毂套12可用作力传递装置来向所测试的产品传递力和力矩。当然，使用这种特殊的变换取决于产品的大小，关键是所述产品不能干扰致动器5的正常工作。
尽管图中未特别表示，该装置还包括用于使多个力传递装置(例如气动致动器)动作的装置、使产品承受振动的装置、使产品承受温度的装置、使产品承受压力的装置、使产品承受紫外线的装置、使产品承受化学反应的装置、使产品承受湿度的装置、使产品承受机械循环的装置、使产品承受机械载荷的装置、用于控制产品所承受振动量的装置、用于控制产品所承受温度水平的装置、用于控制所承受压力水平的装置、用于控制产品所承受紫外线水平的装置、用于控制产品所承受化学反应水平的装置、用于控制产品所承受湿度水平的装置、用于控制产品所承受机械循环运动量的装置以及用于控制产品所承受机械加载量的装置。
本发明的装置可产生的频率范围是从2Hz到无穷大。然而，在实际中，连接点的阻尼和产品的材料限制了其所能达到的频率上限。另外，所述装置可放置在任何适当的箱体中，该箱体最好能产生的热范围是在至少-60℃到至少177℃、可控温度变化斜率(controlled temperature ramprate)至少为5℃/min、湿度是5％-95％的相对湿度。
在不同状态下测试产品以确定其所有可能的破坏模式的方法例子包括下述操作方法，并表示在图3的流程图中。
如图3所示，在步骤100中，确定了产品至少几种可能的破坏模式。可能的破坏模式通常由过去的经验(例如保证声明、现场数据、预先测试)、计算模型、生产经验以及材料破坏分析来确定。值得注意的是，不是所有的破坏模式都可识别出来。尽管如此，由于应力的作用的结果，它们最终是要显现出来的。
参看图3，在步骤200中，识别作用于产品的应力源。以与步骤100相同的方式来确定所作用的可能应力源，其中，使用了在步骤100中所识别出的所有破坏模式，并且列出对这些破坏模式起作用的所有应力源。然而，破坏模式的数据资料不一定能确定出个别根本应力的根本原因。例如，在确定引起破裂的根本应力之前，塑性破坏需要进行光学检查，如电子显微检查，来确定破裂形式。
参看图3，在步骤300中，设立作用于产品的应力的上下限。应力下限既是工作应力水平也是所用设备的水平下限。应力上限既是产品技术水平极限也是所用设备的水平上限。应力下限可由下述因素确定(1)由过去的经验、预期或计算模型而确定的产品的工作应力水平；或者(2)设备可控水平下限，工作应力水平最好高于设备可控水平下限。应力上限可由下述因素确定(1)产品技术水平极限(可能是不知道的)，它是产品构成材料的破坏极限；或者(2)设备可控水平下限，产品技术水平极限最好高于设备可控水平上限。
参看图3，在步骤400中，产品是固定的，以便来承受所作用的所有应力水平和应力源。例如，将产品放置在可来自于任何来源的箱体中，如来自Thermatron(Grand Rapids，Michigan)，通过向所述产品供应潮湿空气来施加湿度。对于温度，存在两种基本应力源(1)实际温度，和(2)温度变化率(temperature ramp rate)。相应地，最大温度上限、最小温度下限以及温度变化率都必须是确定的。减少停留时间，这样，产品就可达到箱体的温度。对于振动，最好，产品的每个固定位置或点都连接或固定在本发明的装置上。本发明的六轴装置既可自身位于箱体中也可经过隔膜或套管延伸到箱体中。对于紫外线，可在箱体中放置一个装置，如碳弧灯。对于化学反应或作用，可通过几个步骤来完成。首先，在实际测试之前，使产品处于试验条件下。其次，实际反应可通过向在箱体中的产品喷化学物来实现。化学物的喷射可以是间断的或连续的。重要的是使喷射装置干燥。化学反应水平的提高既可通过提高化学物喷射速率也可通过增加化学物喷射集中度来实现。对于机械加载，大多是使用气缸。但是，也可使用静重和螺线管。每个循环载荷和时间都是变化的。最后，也可使用压力(如气压)。在每一种情况下，需要提供一种装置来控制和调节各种应力水平。
参见图3，在步骤500中，应力作用循环开始。最好，至少一个下限应力作用于产品，以在产品上产生均匀分布随机应力形态。但是，应当注意的是对于任一点应力应在从其下限到上限的连续区域上作用。应力水平和/或应力源数目可逐步增加，直到破坏模式产生或者直到所有的应力源都是在其上限作用时为止。如果所有的应力源都处于上限，就在该上限位置连续作用应力源，直到破坏模式发生。当破坏模式发生时，停止对产品作用所有应力，并记录破坏模式的时间。
参见图3，在步骤600中，对破坏模式的根本原因进行研究。这种研究或分析也称为失效分析。首先，通过视觉观察来确定产品或系统的哪种结构特征破坏了。这包括书面记录、图像或录像带在内的失效记录。其次，通过显微镜观察确定是否已产生破坏模式。破坏分析包括(a)用于确定破裂形式的破裂面的初始破坏估算。可能的破裂形式包括疲劳、断裂、化学反应、过载以及扭转/拉伸/弯曲/伸长/扭曲。破裂面的记录可以是书面记录、图像或简图。第三，如果没有产生破坏特征，通过观察产品来确定是否是安装有误，是否是材料有误，或者是否是产品有误。这包括书面记录、图像或录像带在内的记录。第四，确定应力源。在失效产品研究的基础上，从最可能引起破坏的应力开始着手在一定时刻施加一个应力，以测试停止时的应力水平。如果发现没有单个应力源可再产生破坏，就作用组合应力。如果在不同破坏模式产生之前，没有组合应力产生特殊的破坏模式，破坏模式则是偶然随机的，因此就优化了设计。如果产生了破坏特征，且通过显微镜观察不能彻底异清，就需要进行进一步的失效分析，这需要将已破坏的产品从进一步的测试中去掉。进一步的失效分析包括电子显微镜观察、化学分析以确定化学组成以及检测污染、红外频谱测定来确定化学组成以及检测污染、染色渗透试验来检测裂纹、磁通量、X射线、超声波以及有限元分析。
参看图3，在步骤700中，修复或更换产品已破坏的部分。
参看图3，在步骤800中，重复进行所有的步骤500，直到所测试产品的破坏部分不能再修复。
参看3，在步骤900中，重新设计产品以弥补所识别的破坏模式。在这样操作的时候，要注意以下方面破坏的时间、破坏模式的数目以及破坏模式是否是可重复的或随机的。这是一种确定产品是否已优化设计的方法(见图4)。
参看图3，在步骤1000中，重复进行所有的步骤500，直到破坏模式是随机时为止。跟踪破坏模式来确定它们是否是已被修正。然而，这种方法不能产生统计可靠值。
根据所测试的产品情况，这些步骤可重复进行或者交替地更换进行或者同时包括各种不同水平的温度、振动、压力、紫外线、化学反应、湿度、机械循环和机械加载。
下面将具体描述在不同状态下为了识别所有可能的破坏模式而测试产品的方法。
实施例选择由硬质塑料制成的汽车杯形座支持器作为测试产品，该杯形座支持器具有用于容纳和配置杯形座支持接受器的机构和两个杯形座支持接受器。如步骤100中所定义的，识别出几个可能的破坏模式。这些是位于安装毂部的塑料裂纹、容纳机构重建无用的杯形座支持器时产生的刺戳、以及由于过度干涉所造成的安装夹的裂纹。如步骤200中所确定的，可识别出在部件中产生破坏的所有应力源。这些是温度(热和冷)、温度变化率、容纳机构的循环速率、杯形座插入件(落下物)的循环速率、杯形座的负载(cup load)、容纳机构负载、来自石油润滑剂、非石油润滑剂和饮料(咖啡、碳酸苏打水)的化学反应、紫外光以及固定位置处的力(三个移动和三个转动)。如步骤300中所定义的，建立每个应力源的上下限。它们是-40℃至177℃、温度变化率15℃/min、1个容纳机构/min至10个容纳机构/min、1个杯形座落下物/min至10个杯形座落下物/min、1/2磅至50磅的杯形座负载、1/4磅至15磅的容纳机构负载、从不用石油润滑剂到用SAE 20润滑、从不用石油润滑剂到用锂基润滑脂润滑、从没有饮料到12oz.的咖啡(常规的)或者12oz.的可乐(常规的)浇到部件上、一个200瓦的紫外灯所发出的紫外光、在四个固定位置的每一个位置上具有10磅的峰值力和10磅·英寸的峰值力矩到具有100磅的峰值力和100磅·英寸的峰值力矩。如步骤400中所定义的，四个固定位置各用螺栓固定本发明的六轴致动装置上。所定位的气缸可对容纳机构作用载荷。两个气缸装有模型杯形座，并固定就位，且在它处于打开位置时，对杯形座支持接受器施加载荷。该装置放置在装有加热和冷却控制器的箱体中。控制器装在气缸上以产生所需的循环速率。紫外灯装在箱体中。准备好润滑剂和饮料试样。如步骤500中所定义的，通过使温度从室温到177℃，再到-40℃并再回到室温的循环来作用循环温度。这就将三个应力激发源作用于产品了。继续作用循环热时，固定位置能量就以上述所列最低能量设置作用在所有四个固定位置上。这种应力状态继续进行一个热循环。当上述所有激发源都以现在的水平作用时，机械循环运动以上述所列最低设置的加载和速率开始进行。这种应力状态持续一个热循环。所有的机械加载(循环和各固定点)增加全部负载量的1/4。这种应力状态持续一个热循环。所有的机械加载(循环和各固定点)另外再增加全部负载量的1/4。这种应力状态继续进行一个热循环。所有的机械加载(循环和固定点)另外再增加全部负载量的1/4。这种应力状态继续进行一个热循环。在所作用的3/4机械加载的点处，第一破坏模式就产生了。这就起动了步骤600。初始目视观察表明容纳机构锁紧装置处的塑料翼片已经破裂了。光学观察显示产生破裂是由于在载荷作用下裂纹(空穴)产生疲劳。再进一步观察已不需要。这种破裂被记录并修复(步骤700)。在满机械加载的情况下，步骤500继续进行一个热循环。接通紫外光，而所有其它的应力源处于原先水平，并进行另一个热循环。第二破坏模式就产生了。初始视觉观察表明一个杯形座支持接受器的侧边已破裂了。光学观察表明该接受器的唇缘部出现了疲劳。更换该部件的零件，并以原先水平(同一应力源)只作用杯形座插入件的机械载荷，从核实是哪一个应力源造成了上述破坏。该应力源不再造成破坏。杯形座插入件和固定位置的机械加以荷则原先的水平(两个应力源的组合)进行作用，就会再次产生破坏模式。结果是，固定位置力随机地移动杯形座支持器，这样，当模型杯形座插入时，就会碰击杯形座支持器的唇缘部。该破坏模式被记录并固定该部件(步骤700)。在该点，所有的应力源都处于最高水平上。在所有应力水平处于原先水平的情况下，继续进行热循环直到产生破坏为止。在六次附加热循环之后产生破坏。这就第三次起动步骤600。初始视觉观察表明容纳机构的铰链已脱离其安装座。光学观察显示没有破坏特征，零件简单地变成分离的。以原先的水平逐级作用应力确定了在高温情况下(当塑料最具弹性时)，容纳机构的机械加载使铰链脱离其安装座。继续进行步骤500，但没有其它破坏模式产生。继续重复第三破坏模式。进行步骤900，对破坏区域进行重新设计。注意正确的步骤，破坏时间和破坏模式就会遵照执行。重复步骤500(每个步骤1000)。应力进行叠加并提高到最高水平而不产生破坏。以最大应力(注意这要及时足够大地增加到破坏)在10次热循环之后，最终才产生破坏。步骤600显示了破坏是位于左杯形座支持器底部中间处的裂纹。再产生这种破坏的努力没有成功，在该过程中，产生了两个不能重复产生的其它破坏模式。于是就得到了随机破坏模式。优化了部件。
上述说明书仅仅描述了本发明的基本原理。另外，由于本领域的技术人员可很容易地作出很多的变型和变换，因此，不希望将本发明限制在上述确切的结构和方法过程中。因此，所有适当的的变型和等同替换都落在本发明权利要求
书所限定的范围内。
权利要求
1.一种用于产品设计的设备，它包括力的作用装置，所述力的作用装置可在产品中产生六个轴线方向的均匀分布的随机应力，所述应力包括三个轴线方向上的拉应力和压应力以及绕同样的三个轴的扭转应力；用于将力从所述力作用装置传递到产品的装置，所述力传递装置固定在所述力作用装置上，所述力传递装置具有用于固定产品的固定装置；以及，用于使所述力传递装置可在所有三个轴线方向沿所述力传递装置的纵向运动的装置；它还包括底座；支承装置，所述支承装置具有第一和第二端部，所述支承装置的第一端部固定在所述底座上，所述力作用装置固定在所述支承装置上；用于使所述力作用装置动作的致动装置；以及，平台，所述支承装置的第二端部固定在所述平台上，所述平台具有一个开孔区域，所述力传递装置通过所述平台的开孔延伸，所述力传递装置具有多个整体铰链装置，以使所述力传递装置角度倾斜定位。
2.根据权利要求
1所述的设备，它还包括使产品承受振动的装置；使产品承受温度的装置；使产品承受压力的装置；使产品承受紫外线的装置；使产品承受化学反应的装置；使产品承受湿度的装置；使产品承受机械循环运动的装置；以及，使产品承受机械加载的装置。
3.根据权利要求
2所述的设备，它还包括控制由所述装置作用使所述产品承受振动量的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受温度水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受压力水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受紫外线水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受化学反应水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受湿度水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受机械循环运动量的装置；以及，控制由所述装置作用使所述产品承受机械加载量的装置。
4.根据权利要求
1所述的设备，其中，所述力作用装置包括多个致动器，所述多个致动器可相互以不同频率进行工作，其中，所述多个致动器频率上的不同可在产品上产生六个轴线方向的均匀分布随机应力，所述多个致动器可产生范围约为2Hz到无穷大的频率。
5.一种用于产品设计的设备，它包括多个致动器，所述致动器可在产品中产生六个轴线方向的均匀分布的随机应力，所述应力包括三个轴线方向上的拉应力和压应力以及绕同样的三个轴的扭转应力；力传递件，所述力传递件可将力从所述致动器传递给所述产品，所述力传递件固定在所述致动器上，所述力传递件具有用于固定到产品上的固定装置，所述力传递件具有可调整的力矩，所述力传递件为致动器(5)，其构成为通过偏向特定转轴施加载荷而施加扭转力；以及，使所述力传递件可在至少三个轴线方向沿所述力传递件的纵向运动的万向节。
6.根据权利要求
5所述的设备，它还包括底座；支承件，所述支承件具有第一和第二端部，所述支承件的第一端部固定在所述底座上，所述致动器固定在所述支承件上；使所述致动器动作的致动装置；以及，平台，所述支承件固定在所述平台上，所述平台具有一个开孔区域，所述力传递件通过所述平台的开孔延伸，所述力传递件具有多个整体铰链装置，以使所述力传递件倾斜角度定位。
7.根据权利要求
5所述的设备，它还包括使产品承受振动的装置；使产品承受温度的装置；使产品承受压力的装置；使产品承受紫外线的装置；使产品承受化学反应的装置；使产品承受湿度的装置；使产品承受机械循环运动的装置；以及，使产品承受机械加载的装置。
8.根据权利要求
7所述的设备，它还包括控制由所述装置作用使所述产品承受振动量的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受温度水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受压力水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受紫外线水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受化学反应水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受湿度水平的装置；控制由所述装置作用使所述产品承受机械循环运动量的装置；以及，控制由所述装置作用使所述产品承受机械加载量的装置。
专利摘要
本发明提供一种用于产品设计的方法和设备，所述产品可以是机械产品，但并不局限于机械产品，本发明可通过同时使所述产品承受多个激发源作用而实现，所述激发源可以是温度、振动、压力、紫外线、化学反应、湿度、机械循环以及机械加载，但并不局限于此。
文档编号G01M99/00GKCN1254827SQ98809123
公开日2006年5月3日 申请日期1998年9月8日
发明者亚历山大·J·波特 申请人:恩特拉有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan