美国软体沙发性能测试标准
1简介
本文所探讨的家具性能测试是一种加速使用的疲劳和强度承受能力的测试方法，可以用来评估产品能否达到预期的设计要求。在家具产业中，有一套产品性能测试标准是很重要的，它不仅可以确保家具设计和制造程序达到预期的质量设计要求，而且可以帮助顾客了解并区分家具的质量差别，在购买家具时可根据个人的经济状况和喜好加以权衡选择。20世纪70年代以来，世界上许多国家或地区根据本国或本地区的具体情况制定了家具性能测试标准，用以进行产品检测以确保质量，但至今为止还没有一个全球通用的标准。美国普渡大学家具研究中心于1997年应联邦政府[General Service Administration (GSA)]的要求开始研制沙发的性能检测标准，目的是建立一套家具产业中通用的测试标准，其测试方法必须具备下列条件：1）应用不受地域限制；2）最大限度地提供力学设计的信息；3）为制造商提供产品市场化的信息，为顾客提供评估产品的信息；4）能够对长期以来积累的实践经验提供一个量化方法；5）提供一个明确的家具强度量化方法。
研究成果FNAE80-214A于1980年被启用，作为美国政府机构的家具采购测试标准。自标准实施20多年以来，它不仅是美国政府机械、公共场所设施组织购买家具时的质量验证手段，而且同时已被家具制造厂家广泛采用作为新产品研制开发、质量评估以及力学辅助设计和验证的重要工具，用途很广泛。例如，通过测试并比较旧的设计，制造厂家可以系统衡量新的设计，包括新的框架设计，新的接头方式，新的连接部件，新的材料等是否能达到所要求的技术水平标准。在美国通过GSA家具性能测试的信息是公开的，所以通过检测的生产厂家具有市场竞争优势。
密西西比州是美国最大的软体沙发家具生产基地，根据2003年的统计数据，美国70%的软体沙发产自密西西比州。自1987年密西西比州立大学林产品实验室家具研究中心成立以来，在家具力学方面做了许多研究，并为家具制造公司和材料生产厂家进行了大量的GSA 性能测试。
2 GSA沙发性能测试
2.1 测试方法
GSA性能测试基于循环递增加载模式（图1）。测试开始时先给沙发加一个起始载荷，这个载荷以20次/分的频率循环加力25000/次。循环结束后，载荷增加一定量，然后再循环25000次。当载荷达到所需求的水平，或沙发框架或部件破环时测试才结束。
2.2测度设备
GSA沙发性能测试是在一套特别设计的汽缸-管道支架
系统上进行的（如照片所示）。气缸在压缩空气机的推动下，
以20次/分的循环频率对被测沙发加载。加载循环次数是由
一个可编程逻辑控制器和可重置电子记数系统进行记录的。
当沙发框架或部件破坏时，限制开关被激活并停止测试。整
套设备宜于购置，投资成本较低，而且设备结构简单，易于
重新安装调整和维修保养，灵活易调整的连接系统可以使载
荷的方向中随着家具各部件之间相对位移的变化而变化。
2.3主要的测试类型
图2所示是沙发的基本框架图，沙发框架可以分成3
个部分：坐基框架系统、侧边扶手框架系统和后靠框架系统。根据沙发通常的受力状态，可以进行以下几种测试：垂直坐力测试（seat foundation load test）（图3），靠背支撑测试（backrest foundation test）（图4），靠背框架测试（backrest frame test）（图5），扶手水平侧向外拉测试（side-thrust load test on arms-outward）（图6），后拉腿测试（front to back load test for legs）（图7），水平测试拉腿测试（horizontal side thrust load test on legs）（图8）。上述各种测试的加载方案，包括初始载荷、每次载荷增量、载荷数量以及可接受的性能水准如表1所示。
以垂直坐力测试为例，具体测试过程如下：模拟人"坐下"的动作，3个大小完全相同的坐力载荷分别加在沙发中间和离沙发两端1/6处（如前照片所示），每个坐力载荷头由前后两个汽缸组成。测试开始时后汽缸施加载荷为100磅（445N），前汽缸施加载荷50磅（222N）。前后两个载荷同时动作，25000次循环结束后，对沙发进行仔细的检查，观察是否有部件损坏，如果无损坏，测试应在增加载荷的情况下继续进行25000次循环。每次后载荷增加25磅（111N），前载荷增加12.5磅（56N）。测试以此类推进行下去，直到坐椅系统中有部件开始损坏，弹簧断裂或其他部分破环，或者沙发已达到了所期望的设计指标，测试才停止进行。
3 测试数据的讨论
以下就表1中所列示的各个性能测试方法可以提供的有助于产品设计的数据信息作一下讨论。总体来说，这些来自测试的信息对生产商和产品的设计者具有很好的参考价值。
3.1 垂直坐力测试
这个测试对发现沙发坐基制造过程中可能出现的问题十分有效，因为在垂直坐力作用下，主要的座位支撑框架部位承受很大的应力，如果其中任何一个部件破坏，整个沙发也就很快破坏了。
前横档和后横档破坏的主要原因是其尺寸大小，不过实木横档上有太多交叉纹理和太大太多的节疤刀会引起横档破坏。横档底部的节疤破坏性最大，因为这里所受的拉应力最大，如果支撑框架部件主要是由木榫钉为主要连接件，横档破坏常常起于横档上用于连接座位撑档的榫钉孔处，然后扩大到整个横档截面上。另外在测试中，前横档和前支柱的接头也经常是破坏发生的地方，既有在垂直面的破坏，也有前后方向的破坏。这些破坏的接头大多是由于没有加用涂胶支撑木块来加强连接，而这个加强方式可以抵消正弦型弹簧施加在接头处由前向后的作用力破坏；或者是由于支撑木块安装的位置不正确。垂直方向的连接破坏通常是由于榫太靠近横档的上沿的缘故。
可以说垂下坐力测试的最大价值是评估弹簧系统的耐久性。不同生产商制造的弹簧性能差别很大，有的甚至不能达一GSA 最低的标准。而且这个测试可以很快的判断出弹簧两端连接件的强度以及其安装位置是否合理。
座位撑档的破坏往往由于尺寸太小，座位撑档之间的距离过大，或是撑档材料有严重的材质缺陷。一个常见的引起座位撑档破坏的原因是撑档和前横档之间的连接加强方式不够，常常是由于加强太小或缺胶。这个部位的连接强度不足会导致座位撑档端部从接头处崩裂出来，或是榫头断裂。撑档金属铸造件常破坏于与前横档连接处，如果此处没有加固的话。有时垂直坐力测试也会造成支撑腿断裂，这仅仅发生于空心塑料腿。比较常见的是由于和相应横档的连接不牢固，而造成连接支撑腿木块或者是连接腿的角支挡的断裂。
总体来说，垂直坐力测试可以有效地发现沙发结构设计上的问题，也可以发现产品安装操作上的质量问题。
3.2靠背支撑测试
靠背支撑测试不仅可以有效地评估靠背支撑系统和整个沙发框架的耐久性，而且还
