产品潜在损害外文翻译资料

产品潜在损害

10.0目标

本章定义了产品的重要损害模式，以及这些模式如何适用于产品的使用环境和非使用或分销环境。

10.1产品开发和使用环境

产品的设计和开发是为了执行一些有目的的功能。这些功能可以是一般的，也可以是具体的，可以是广泛的，也可以是狭隘的，可以是静态的，也可以是动态的;但它们是产品存在的理由。履行某种功能或为某种目的服务的能力是经济价值的基础，是市场上的消费者参与经济交易，将产品转让给自己以换取价值的原因。

如果我们要开发一种新产品，必须首先考虑该产品的最终功能或用途。简而言之，产品必须实际做点什么才能成功。任何产品成功和失败的历史都会使观察者相信这个产品开发过程绝不是简单的。在开发过程中，最终的市场结果并不总是很明显。成功的宠物摇滚(斯特恩和斯特恩，1992年)和最终消亡的beta视频格式就是这种不可预测性的例子。

记住这一点，产品开发团队专注于产品的功能性和适用性是明智的。这个过程将自然地定义一个产品使用环境，帮助创建产品的特性设计。例如，可以开发一种新的台灯，用于坐在茶几上，为坐在相邻椅子上的人提供充足的光线，包括用于位置可调节的灵活部分和用于变化光线水平的调光器。这个项目的环境可能被定义为一个生活区域或办公室，有标准的桌子和椅子高度。光线由暗至亮，温度接近室温。在实际使用中，灯具的设计位置应在规定的范围内，并通过大量的开关进行有效的操作，在此过程中，灯具将被关闭、打开并调节其亮度。细节，如电源线的长度和类型，开关的位置，和风格的细节，也将在这个时候处理。这些特点和功能设计标准相结合，提供了一个有用的产品一般照明的目的和合理的产品寿命在预期的使用环境。

在开发过程中，团队还将考虑新设计的其他标准，如可制造性。成本、尺寸和重量、颜色范围等。这有助于市场接受，并使之能够与供应商基础、可用的装配设施、以及国际电信联盟的营销计划和零售方法相匹配。设计可能会进行微调以更好地符合这些实际的标准，但是这个过程将继续把产品功能放在最优先的位置。归根到底。产品的设计和开发是为了在使用环境中执行使用功能。从逻辑上看，这是一个合适的流程。毫无疑问，它在商业史上创造了许多成功的产品。

10.2使用环境特征

产品价值往往与寿命和可靠性有关。有些产品甚至被列为耐用品，预期使用寿命按年确定。其他的预计使用一次，或几次，并在使用中消耗，丢弃，回收，或重新填充。无论预期的使用寿命，强烈的期望产品功能性将持续整个生命周期。使用寿命预期和使用寿命性能的不匹配将使产品在市场上面临失败的风险。产品使用-生命的概念假设了产品使用环境中的生命承担者。我们的新台灯如果安装在户外、热带、高温、潮湿的环境中，使用寿命会有很大的不同;或者也许正在进行战斗演习的战斗机上的战斗。一个正常的几年的预期寿命可能会减少到几天，甚至几个小时。如果我们打算让产品在这种更恶劣的环境中使用，我们就会相应地调整产品的功能标准，并在开发过程的开始就这样做了。几乎所有的实体产品都在一个敌对的环境中花费了大量的时间，而这是它从未想过的。分销或供应链环境的特点是极端的环境危害，甚至在产品进入使用环境之前就会对产品造成损害。

10.3产品分销环境

分销或供应链环境是多种多样的。将在其他章节中详细讨论。一般来说，与保护包装相连接的分配要素包括运输、搬运和储存。交通运输中充满了由运动引起的振动。储存条件通常包括随时间的推移和在相反的大气条件下包装的顶部装载。处理活动是产生冲击和冲击危险的机会。车辆和储存设施的条件使产品暴露在极端的温度和湿度下。暴露在这些非使用环境条件下的时间可能比使用寿命短的产品或消耗品的使用环境时间长，也比耐用品的使用环境暴露时间短得多。

10.4不使用的环境破坏模式

如果非使用环境足够恶劣，且暴露时间足够长，则会导致产品在配送过程中的损坏。由此可以得出结论，在配送过程中，当两组特征重叠时，产品受到损害的可能性最大:产品被破坏的倾向，以及配送环境中存在的活动或高强度的危险。例如，如果一种易受磨损损坏的产品是通过振动丰富的分销渠道(即长时间和长距离的运输)问题一定会产生。即使在相同的发货模式下，不太容易损坏的产品的问题也会少得多。

运输和分配很可能产生大量的振动，并导致许多振动的积累而造成低水平应力或输入。磨损和疲劳损伤就是例子。当相邻表面相对移动时，就会发生磨损。这种运动可以由运输振动引起，可以发生在一个表面或另一个表面，也可以同时发生在两个表面。当表面移动时，材料被刮掉或摩擦掉，或从一个表面转移到另一个表面。实际移除的材料量可能非常小，但仍然会造成损害。高度抛光的表面，如涂过漆的汽车零部件、家具、抛光的金属物品和贴有标签的瓶子，可能会因为少量的磨料而受到影响。如果表面有轻微的擦伤或划痕，则外观可能完全被破坏。

更严重的磨损会导致更严重的损害，包括直接穿过薄材料，如内部或初级包装。此类产品在无菌医疗器械等关键应用领域的包装壁垒，会使产品无法使用甚至有危险。食品可能会变味或滋生细菌，而易流动的产品可能会泄露。

许多材料由于循环载荷或表面损伤而遭受破坏(Lalanne, 2002)。当结构经历低应力的反复荷载循环时，在材料的弹性范围内，可以毫无问题地承受反复应力。当应力超过弹性极限时，材料将出现不可恢复的挠度。随着循环次数的增加，损伤增加，裂纹可能形成，材料对进一步的循环损伤的抵抗能力降低，甚至在某些情况下，弹性变形也可能产生损伤。压力的大小也很重要。高应力输入需要更少的循环来引起故障，而低应力则需要更多的循环。这种关系用应力/循环特性或S-N曲线表示，见图10.1。来自维基共享。

产品和包装的特点可能会增加损害的可能性，通过放大传入的振动。分布环境中接近关键产品或封装谐振的输入频率可以从正常的良性水平放大到产生老化的强度。有关共振和放大的更多信息见第3章。

物流的处理元素暴露包装产品高强度的事件:冲击，下降，影响。这些事件会对产品造成灾难性的损害，如弯曲、断裂或压碎。在短时间内应用高水平的速度变化会产生高加速度负载。当材料的强度超过这些高负荷时，其结果是损坏。

虽然与冲击相关的损害通常是严重和广泛的，但引起这种损害的供应链事件相对较少。运输产生的振动在相当长的一段时间内是几乎可以保证的;但是坠落和撞击，尤其是严重的撞击，只是偶尔发生。有关处理电击的更多信息，请参见第8章。

作为部件运输的产品，或需要装配或安装的产品，可能会对自身造成损害。重的部件可以压碎轻的部件，粗糙的部件会磨损敏感的表面。这些实例需要在将来的包装设计中特别注意。

在大多数情况下，产品不是为运输而设计的，而且在运输过程中，产品往往暴露在最严重的损伤下。这种在危险面前的脆弱性是保护包装的主要理由。如果没有信息技术，产品在运输过程中的损坏将是常见的，而且对这些产品的生产者和用户来说都是非常昂贵的。

量化产品脆值

11.0目标

本章讨论了损伤边界理论在产品实验室检测中的应用。从试验序列的操作方面，包括试验顺序、脉冲编程和样品管理等方面进行了讨论。回顾了标准损伤边界测试的修改。

在20世纪60年代早期，一些适度的研究项目正在进行中，希望将迅速发展的太空时代的一些进展转化为更实际的应用。易碎产品的保护性包装就是其中之一。学校之间的合作密歇根州立大学和加利福尼亚州蒙特雷的海军老化研究生院，专注于量化产品的脆弱性，以帮助包装设计师消除或减轻损害。这一开创性的工作，由詹姆斯戈夫和罗伯特牛顿，奠定了基础，在如何发展包装，以完善产品在分销过程中的重大变化。这个早期的研究导致了所谓的损伤边界(见第4章)。

损伤边界是一种试图量化脆性的测试方法。或者产品的坚固性。一个恰当的类比是，将产品从越来越高的落差掉落到坚硬的地板上，直到它断裂，从而在安全落差和不安全落差之间建立一条界线。然后从一定会导致大坝老化的高度将探针掉在一堆垫子上，如果碰到坚硬的地面的话。每放一个垫子，检查一下是否有损坏。如果没有，从堆栈中移除一个垫子，然后重复，抛出一个垫子，并使每个无损下降的堆栈更短。当产品被损坏时，另一条生产线被确定，即在充分和不足之间的缓冲下降。

通过这个寓言测试，我们回答了两个问题。首先，没有缓冲，产品能承受多高的落差?第二，如果下降得更高，需要多少缓冲来保护产品?

11.1冲击试验设备

对产品进行损伤边界测试需要使用可编程冲击测试机来产生可重复和可控制的具有不同特性的冲击脉冲。该设备规定在适用的ASTM测试方法，ASTM D-3332。使用冲击的产品机械冲击脆性的标准测试方法机器'（2009年）。

该设备由一个减震台或支架组成，用以支撑冲击导管。这张桌子必须非常坚固，才能把冲击传递到产品的试验中去。桌子被引导并允许垂直下落。被称为冲击编程器的机械装置被用来帮助产生测试所需特性的冲击。冲击试验机还包括一个制动系统，以停止表后，每个下降，并将一个控制下降，以输入到标本一次。数字11.1显示了一个典型的冲击试验机配置。图11.2显示了一台用于测试微波炉的震荡机，其中有一个大表和多个程序机。

冲击程序机

冲击表

下降

测试样本

冲击机需要一种方法来隔离产生的冲击，可能是大的，从周围的建筑结构。这可能是完成大型刚性基础或大型钢基础配合低频悬挂系统，称为地震基础。升降系统，通常是电的或液压的，是用来定位桌子的下降。每次下降，内部制动器停止表。

冲击试验系统的控制允许升降和精确定位工作台，并设置冲击编程器。电子仪器用于测量施加在试样上的冲击脉冲的特性。

11.2脉冲编程

机械冲击脉冲的编程是控制冲击特性的技术。冲击通常根据其脉冲形状、加速度与时间、峰值加速度水平(峰值G)和持续时间来确定。Shock程序员允许控制和改变这些参数。

脉冲形状由编程器的设计控制。半正弦脉冲通常采用具有弹性特性的某种类型或弹性材料，如聚合物。锯齿脉冲和梯形脉冲可以分别用铸铅锥和圆柱进行编程。特殊设计的气缸能够产生所有这些形状。

对于损伤边界测试，需要两种脉冲类型，高G：短持续时间半正弦脉冲；低G水平：长持续时间梯形带状脉冲。这两种功能都可以被构建到一个称为损害边界或双波形编程器的编程单元中。高g半正弦脉冲是通过允许冲击台冲击一组硬塑料程序机产生的。虽然这些塑料程序员是非常严格的，他们实际上略有偏转时受到一个大的力量影响。偏转很小，产生高G的结果。为了形成最初的冲击，在程序员和桌子之间放置了一块或多块高强度的毛毡。该编程器产生的冲击脉冲一般为2plusmn;0.5毫秒，峰值为100至500克

损伤边界所需的梯形脉冲的产生测试比较困难。编程器是一个带有活塞的气缸，用于对活塞下方的气缸加压(见图11.3)。柱塞附在工作台的底部(或活塞的顶部)，以便工作台撞击活塞。当撞击发生时，其力传递给活塞，活塞被迫进入气缸。这个运动受到活塞后面的压力的阻力。结果由两个力的计算决定。

力 = 质量 times; 加速度

和

力 = 压力 times; 受力面积

重新排列

加速度 = 压力 times; 受力面积 / 质量

反弹

中锋

影响

冲击质量、冲击台质量、试件质量和任何夹具质量。是固定的一个测试系列。程序机的活塞也是固定的。因此，冲击加速度可以通过改变程序压力来控制。程序员压力越高，冲击产生的峰值加速度越高。一旦这两个力相等，活塞就会开始向气缸移动，并开始减速。当表速度达到零，活塞后面的压力会引起反弹。这一系列事件产生一个梯形冲击脉冲(见图11.4)。

加速度的初始增加和加速的最终降低与冲击的峰值G、冲击周期的时间关系不大。因此，这些部分在真实的脉冲中几乎是垂直的。因此，常见的表征“方波”或“矩形平面波”的冲击脉冲。

11．3损伤边界梯度

损伤边界的确定需要一系列的试验。由于易碎性是产品的一个特征，所以它对产品及其部件的设计非常敏感。产品的不同方向可能会有不同的特性，包括固有频率和损伤边界。由于这些预期的差异，对产品的各个轴进行了损伤边界测试。甚至一个轴的两个方向，例如从前到后，也可能表现出不同的特征。考虑到这一点，完整的损伤边界系列应该包括6个损伤边界测试，每个方向的每一个正交轴。操作上，这意味着把冲击加到产品与这些广义产品表面上冲击表。

·前

·后

·左

·右

·顶部

·底部

除了定位，结果可能会随着冲击如何应用于测试样品的细节而变化。因此，对产品，特别是复杂产品的固定是潜在的重要的，将冲击施加到产品的边缘可能会得到不同的结果，而不是将冲击均匀地施加在整个表面(见图11.5)。

在左边，产品是由两个刚性的固定装置在产品的边缘附近支撑。在右边，产品是平的冲击塔波。可能会出现不同的结果。

当运行损坏边界时，夹具应该模拟最终的包装配置，以达到在包装开发的早期阶段的实际程度。这将有助于使损害界限的结果合理预测包装产品的性能。

损伤边界试验按临界速度变化试验、临界加速度试验顺序进行。这种顺序或相反的顺序是可以接受的，但通过先运行临界速度变化，可以估计出加速度的边切点。如前所述，这是设置临界加速度测试系列时要考虑的一个重要变量。

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