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淺談國(guó)際模擬環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

日期:2024-08-20 22:22
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摘要: 環(huán)境試驗(yàn)設(shè)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(dòng)態(tài)模擬,由簡(jiǎn)單控制到微機(jī)全自動(dòng)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(diǎn) (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(jī)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,盡管氙燈的光譜與太陽光譜接近,但光譜上某些點(diǎn)段相差較大。實(shí)踐表明這些差別對(duì)有些材料樣品的試驗(yàn)結(jié)果有影響,國(guó)外一些廠家在積極尋找新的光源。另外對(duì)氙燈光強(qiáng)的控制正在由點(diǎn)段...

環(huán)境試驗(yàn)設(shè)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(dòng)態(tài)模擬,由簡(jiǎn)單控制到微機(jī)全自動(dòng)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(diǎn)


 (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(jī)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,盡管氙燈的光譜與太陽光譜接近,但光譜上某些點(diǎn)段相差較大。實(shí)踐表明這些差別對(duì)有些材料樣品的試驗(yàn)結(jié)果有影響,國(guó)外一些廠家在積極尋找新的光源。另外對(duì)氙燈光強(qiáng)的控制正在由點(diǎn)段控制向全光譜段控制方向發(fā)展。

(3)自然環(huán)境試驗(yàn)從典型環(huán)境向嚴(yán)酷與極端環(huán)境發(fā)展,向自然環(huán)境加速試驗(yàn)發(fā)展,向?qū)嶒?yàn)室模擬自然環(huán)境加速試驗(yàn)發(fā)展,并開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真技術(shù)。

(4)采用新的控制技術(shù):大量采用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù),如顯示觸摸屏技術(shù)、PLC技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等。試驗(yàn)過程的檢監(jiān)測(cè)技術(shù)已向現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)觀察與檢測(cè)方向發(fā)展,并對(duì)觀察與檢測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。

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

(6)大型綜合專用設(shè)備:東莞市賽思檢測(cè)設(shè)備有限公司為適應(yīng)各行各業(yè)的需要,研發(fā)制作大型綜合專用的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)施,如美國(guó)陸軍阿伯丁靶場(chǎng)的兵器環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備能讓車輛在行駛道路條件下,模擬低溫、高溫、濕熱、新風(fēng)等多參數(shù)組合環(huán)境。該設(shè)備有624m3、240m3和252m3三個(gè)環(huán)境試驗(yàn)室,采用多套空氣制冷系統(tǒng)和各自獨(dú)立的電加熱設(shè)備。在大型環(huán)模設(shè)備中**成功采用了空氣制冷。該設(shè)備*大試驗(yàn)室空間尺寸為6m×25m×8m(長(zhǎng)×寬×高),溫度范圍為71~100℃,相對(duì)濕度可到85×(1±0.05)%RH(≤40℃),模擬的*大太陽輻射強(qiáng)度為1200W/m2,模擬的*大風(fēng)速為35m/s。


 (7)重視各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用:發(fā)達(dá)國(guó)家以數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等集成性成果作為其共享與保護(hù)的手段,同時(shí)為研究、設(shè)計(jì)和技術(shù)改進(jìn)提供了科學(xué)依據(jù),避免了設(shè)計(jì)的盲目性。美軍在自然環(huán)境試驗(yàn)中,經(jīng)過長(zhǎng)期系統(tǒng)的環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累,出版了腐蝕手冊(cè),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(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)等一系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。美國(guó)制定的各類環(huán)境試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),為世界各國(guó)普遍采用,其中不少已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)有名的《尤利格腐蝕手冊(cè)》、《**材料與構(gòu)件環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)匯編》等集成性成果已在全世界推廣應(yīng)用,形成了一種獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán),實(shí)現(xiàn)了材料與產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)面向全社會(huì)的共享與服務(wù)。日本也十分重視自然環(huán)境適應(yīng)性數(shù)據(jù)共享與保護(hù)。他們大約有40個(gè)大氣環(huán)境試驗(yàn)站,并形成網(wǎng)絡(luò)體系,通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析處理,建立共享服務(wù)數(shù)據(jù)庫,面向社會(huì)為國(guó)家重點(diǎn)工程、項(xiàng)目研究、材料生產(chǎn)與應(yīng)用部門提供數(shù)據(jù)服務(wù)。英國(guó)共有各類大氣暴露場(chǎng)40個(gè)左右,僅鋼鐵研究協(xié)會(huì)就有8個(gè),其中*大的是卡林頓暴露場(chǎng)。對(duì)于各試驗(yàn)站產(chǎn)生的環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù),他們通過環(huán)境數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)字化和數(shù)據(jù)匯交格式標(biāo)準(zhǔn)化,建立完善的國(guó)家試驗(yàn)站網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。以關(guān)鍵材料、通用零部件、核心元器件等基礎(chǔ)產(chǎn)品為對(duì)象,系統(tǒng)積累它們?cè)诟黝惌h(huán)境中的環(huán)境因素及環(huán)境適應(yīng)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(jī)理。為環(huán)境嚴(yán)酷度評(píng)估、裝備產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)室加速試驗(yàn)方法研究、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)制定、數(shù)據(jù)共享等提供技術(shù)支撐和服務(wù)。如英國(guó)**化學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)庫(RCS)等,都通過大型數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的有償使用,有力促進(jìn)了數(shù)據(jù)資源的推廣與應(yīng)用。
1.1. 氣候試驗(yàn)設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

1.1.1. 提高加速性和相關(guān)性

加速性和相關(guān)性本身是相互矛盾的,提高加速性一般會(huì)犧牲相關(guān)性。從試驗(yàn)技術(shù)的角度來看,提高加速性并不難,難就難在同時(shí)提高加速性和相關(guān)性。不管從客戶要求或技術(shù)發(fā)展方面看,提高加速性和相關(guān)性是氣候環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的重要發(fā)展方向。

1.1.2. 開發(fā)多因素綜合試驗(yàn)

由于材料在自然環(huán)境中受到多種復(fù)雜因素的綜合作用,因而要更真實(shí)地再現(xiàn)材料在自然環(huán)境中的腐蝕和老化,必須盡可能綜合考慮多種自然環(huán)境因素。近幾年,模擬海洋性氣候環(huán)境的加速試驗(yàn)方法向多因素試驗(yàn)方向發(fā)展。多因素模擬加速試驗(yàn)方法分為多因素組合循環(huán)模擬加速試驗(yàn)方法和多因素模擬加速試驗(yàn)方法。多因素模擬加速試驗(yàn)方法由于考慮兩個(gè)或兩個(gè)以上主要環(huán)境因素的同時(shí)作用,能更真實(shí)地模擬多種環(huán)境因素的協(xié)同效應(yīng)。
1.1.3. 開發(fā)環(huán)境適應(yīng)性仿真

1992年7月,美國(guó)國(guó)防部研究與工程署在《美國(guó)國(guó)防部核心技術(shù)計(jì)劃》中,將“環(huán)境影響”列為112項(xiàng)核心技術(shù)之一,2005年的技術(shù)目標(biāo)是對(duì)大氣、海洋、地球和空間環(huán)境在自然和人工平臺(tái)(如飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船等)兩方面的影響進(jìn)行研究、建模和仿真。在建模和仿真的研究方面,美國(guó)陸軍在阿伯丁試驗(yàn)場(chǎng)、紅石試驗(yàn)中心、達(dá)格威試驗(yàn)場(chǎng)和尤馬試驗(yàn)場(chǎng),開展自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境對(duì)裝備及其材料性能影響的虛擬試驗(yàn)場(chǎng)研究。在環(huán)境適應(yīng)性規(guī)律分析和建立數(shù)學(xué)模型方面,我國(guó)學(xué)者創(chuàng)造了灰色理論,并在環(huán)境影響規(guī)律方面得到成功的應(yīng)用;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真模型理論被成功地應(yīng)用于環(huán)境行為規(guī)律的建模和仿真。在積累大量可靠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行仿真是裝備環(huán)境工程的發(fā)展方向和目標(biāo)。

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