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淺談模擬環(huán)境試驗設備發(fā)展趨勢

2023-11-14 12:22:54

環(huán)境試驗設備經(jīng)歷了由單一環(huán)境因素模擬向多環(huán)境因素模擬，從靜態(tài)模擬到動態(tài)模擬，由簡單控制到微機全自動控制的發(fā)展過程。目前的發(fā)展方向是“更快、更好、更省”，并呈現(xiàn)以下特點：

（1）試件尺寸：從小尺寸向大尺寸、全尺寸方向發(fā)展，試樣從材料向構(gòu)件、整機發(fā)展；

（2）提高環(huán)境因素模擬精度：如目前模擬太陽輻射的光源主要是氙燈，金屬鹵素燈盡管氙燈和金屬鹵素燈的光譜與太陽光譜接近，但光譜上某些點段相差較大。實踐表明這些差別對有些材料樣品的試驗結(jié)果有影響，國外一些廠家在積極尋找新的光源。另外對氙燈和金屬鹵素燈光強的控制正在由點段控制向全光譜段控制方向發(fā)展。

（3）自然環(huán)境試驗從典型環(huán)境向嚴酷與環(huán)境發(fā)展，向自然環(huán)境加速試驗發(fā)展，向?qū)嶒炇夷M自然環(huán)境加速試驗發(fā)展，并開始應用計算機數(shù)字仿真技術(shù)。

（4）采用新的控制技術(shù)：大量采用計算機領域內(nèi)的新技術(shù)，如顯示觸摸屏技術(shù)、PLC技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等。試驗過程的檢監(jiān)測技術(shù)已向現(xiàn)場連續(xù)觀察與檢測方向發(fā)展，并對觀察與檢測結(jié)果實現(xiàn)遠程傳輸。

（5）更接近于實際環(huán)境的綜合箱：如振動試驗箱已經(jīng)發(fā)展成為三綜合（溫度、濕度、振動）、四綜合（溫度、濕度、低氣壓、振動）試驗箱，并且出現(xiàn)了多維振動試驗箱；腐蝕試驗箱由單一腐蝕試驗向循環(huán)腐蝕試驗（腐蝕－濕熱－干燥－腐蝕）箱方向發(fā)展。

（6）大型綜合設備：為適應各行各業(yè)的需要，研發(fā)制作大型綜合的環(huán)境試驗設施，如美國LU軍阿伯丁靶場的兵器環(huán)境試驗設備能讓車輛在行駛道路條件下，模擬低溫、高溫、濕熱、新風等多參數(shù)組合環(huán)境。該設備有624m3、240m3和252m3三個環(huán)境試驗室，采用多套空氣制冷系統(tǒng)和各自獨立的電加熱設備。在大型環(huán)模設備中成功采用了空氣制冷。該設備*大試驗室空間尺寸為6m×25m×8m（長×寬×高），溫度范圍為71~100℃，相對濕度可到85×(1±0.05)%RH（≤40℃），模擬的*大太陽輻射強度為1200W/m2，模擬的*大風速為35m/s。

（7）重視各種試驗數(shù)據(jù)的管理和應用：發(fā)達國家以數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)手冊、標準規(guī)范等集成性成果作為其共享與保護的手段，同時為研究、設計和技術(shù)改進提供了科學依據(jù)，避免了設計的盲目性。美軍在自然環(huán)境試驗中，經(jīng)過長期系統(tǒng)的環(huán)境試驗數(shù)據(jù)積累，出版了腐蝕手冊，開發(fā)了新的耐候材料和產(chǎn)品，并制定了大量的材料生產(chǎn)、產(chǎn)品設計、工程設計等一系列標準和規(guī)范。美國制定的各類環(huán)境試驗方法標準，為世界各國普遍采用，其中不少已成為標準。如美國杰出的《尤利格腐蝕手冊》、《軍工材料與構(gòu)件環(huán)境適應性數(shù)據(jù)匯編》等集成性成果已在*推廣應用，形成了一種獨立的知識產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)了材料與產(chǎn)品環(huán)境試驗數(shù)據(jù)面向全社會的共享與服務。日本也十分重視自然環(huán)境適應性數(shù)據(jù)共享與保護。他們大約有40個大氣環(huán)境試驗站，并形成網(wǎng)絡體系，通過對原始數(shù)據(jù)的分析處理，建立共享服務數(shù)據(jù)庫，面向社會為國家重點工程、項目研究、材料生產(chǎn)與應用部門提供數(shù)據(jù)服務。英國共有各類大氣暴露場40個左右，僅鋼鐵研究協(xié)會就有8個，其中*大的是卡林頓暴露場。對于各試驗站產(chǎn)生的環(huán)境試驗數(shù)據(jù)，他們通過環(huán)境數(shù)據(jù)采集自動化、測試數(shù)據(jù)數(shù)字化和數(shù)據(jù)匯交格式標準化，建立完善的國家試驗站網(wǎng)計算機網(wǎng)絡。以關鍵材料、通用零部件、核心元器件等基礎產(chǎn)品為對象，系統(tǒng)積累它們在各類環(huán)境中的環(huán)境因素及環(huán)境適應性數(shù)據(jù)，研究其與這些環(huán)境相互作用、性能演變及失效機理。為環(huán)境嚴酷度評估、裝備產(chǎn)品環(huán)境適應性評價、實驗室加速試驗方法研究、環(huán)境試驗標準制定、數(shù)據(jù)共享等提供技術(shù)支撐和服務。如英國皇JIA化學會數(shù)據(jù)庫（RCS）等，都通過大型數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的有償使用，有力促進了數(shù)據(jù)資源的推廣與應用。