金屬、非金屬、高溫合金、高分子化合物等材料若要達到“物盡其用”,除了結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工工藝等影響因素外,其物理性能也是一個*的重要因素,試驗機便是用于測量材料物理性能的儀器和*工具。隨著科學技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)要求的提高,曾經(jīng)“冷僻”的試驗機行業(yè)如今已走出“深閨”,日益向人們彰示這一行業(yè)的市場潛力與強勁的發(fā)展勢頭,有數(shù)據(jù)顯示,中國試驗機市場銷售總額每年可高達40億人民幣。
試驗機市場前景如此大好,但我國試驗機制造企業(yè)技術(shù)研發(fā)投入普遍不足,產(chǎn)品更新速度緩慢,且國內(nèi)試驗機市場一直被國外廠商壟斷。試問我國試驗機企業(yè)應如何突破發(fā)展瓶頸,打造國產(chǎn)化試驗機品牌,再逐漸進入市場,并zui終實現(xiàn)整個試驗機行業(yè)的良性發(fā)展?相信國內(nèi)眾多的試驗機專家、用戶以及生產(chǎn)企業(yè)都在努力尋找這個突破口!
王春生教授,任職于北京航空航天大學材料科學與工程學院。多年來,王春生教授一直從事新型飛機耐久性和發(fā)動機高溫合金工藝的性能研究,在試驗機的應用開發(fā)方面頗有心得,曾參與國家“十一五”規(guī)劃中力學材料試驗機相關(guān)課題項目的起草制定;另外,王春生教授對試驗機在控制器、常規(guī)夾頭、高溫蠕變等方面曾提出過卓有有效的改進建議,并多次參與我國試驗機標準的制定等。
近日,編輯采訪了王春生教授,就目前國內(nèi)外試驗機的應用開發(fā)、技術(shù)進展、國內(nèi)外產(chǎn)品差距、國內(nèi)市場現(xiàn)狀、試驗機行業(yè)未來發(fā)展以及人才培養(yǎng)等問題與王春生教授進行了深入的探討。
試驗機技術(shù)走向:“大、小、精”與“環(huán)境模擬”
20世紀,隨著液壓伺服技術(shù)與電子計算機技術(shù)的引入,試驗機測試技術(shù)可以實現(xiàn)過去人工操作不可能完成的試驗,使材料性能研究達到了一個全新高度。進入21世紀以來,高科技飛速發(fā)展,對試驗機技術(shù)提出了更多、更高的測試要求。
關(guān)于試驗機技術(shù)的發(fā)展方向,王春生教授談到,在現(xiàn)代科學技術(shù)的背景下,材料的工作條件非常復雜,人們對材料力學性能測試要求不斷提高,因此,市場上也日漸出現(xiàn)了各種型號與功能的試驗機產(chǎn)品。從目前各種新型的試驗機來看,試驗機技術(shù)的發(fā)展方向主要包括“大、小、精”以及“環(huán)境模擬”。
(1)“大”:近幾年,我國航空航天事業(yè)發(fā)展很快,諸如導彈、火箭這樣的大型結(jié)構(gòu)件越來越多。另外,我國將逐步開放3000米以下的低空領(lǐng)域,如此以來,小型飛機的市場需求將會大幅提升,這些都將大大促進試驗機往“大”的方向不斷拓展。
?。?)“小、精”:精度是各種儀器設(shè)備永遠不變的追求之一,試驗機亦不例外。與航空航天領(lǐng)域不同的是,在生物醫(yī)學工程方面,人們需要對一些微小材料、微小部件進行性能評價,如人體骨骼、眼睛的鞏膜等生物材料,其感應量在0.1N,而通常的試驗機精度很難達到,這就要求廠家能夠提供更為小巧、靈敏的試驗機“精”品。
?。?)“環(huán)境模擬”:目前,環(huán)境模擬技術(shù)已成為試驗機技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。隨著工業(yè)的發(fā)展,材料測試不再局限于力的模擬,對于試驗條件下的環(huán)境模擬要求也越來越多:超高壓、超高溫、超低溫、超真空、超高強、超輻射、耐腐蝕等。例如,液氧、液氮、液氫的儲存罐材料要模擬航空航天環(huán)境,以便能更為地測試材料的力學性能。
試驗機正往更“細”、更“新”的應用領(lǐng)域發(fā)展
材料性能的研究起始于歐洲工業(yè)革命時期,當時主要是利用機械測試設(shè)備進行靜態(tài)試驗,用以評價材料在拉壓和彎曲載荷作用下的力學特征。近幾年,合金材料、聚合物材料、陶瓷材料、超導材料等新材料的開發(fā)與使用,極大地拓展了試驗機的應用領(lǐng)域。
目前,試驗機主要針對材料的強度、剛度、硬度、彈性、塑性、韌性、延性、表面與內(nèi)部缺陷等參數(shù)進行力學性能測試和分析研究,可以廣泛地應于在礦企業(yè)、*、科研院所的現(xiàn)場和實驗室,具體領(lǐng)域涉及到航天航空、機械制造、石油化工、食品、醫(yī)藥包裝、車輛制造、電線電纜、紡織纖維、塑料橡膠、建筑建材等各行各業(yè)。
王春生教授介紹到,若從力學實驗角度來看,試驗機的應用領(lǐng)域可以分為兩大部分:一是結(jié)構(gòu)力學,一是實驗力學(包括材料研究與材料檢驗)。過去,試驗機一般常用于汽車零部件、塑料、巖石力學、工程結(jié)構(gòu)件等傳統(tǒng)領(lǐng)域的常規(guī)材料測試。近幾年,隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,人們需要更輕更強的材料用于制造飛機、火箭、汽車等,這使得試驗機的應用領(lǐng)域逐漸往更細的領(lǐng)域、更新的方向發(fā)展。大至飛機、導彈、火箭、衛(wèi)星等大型結(jié)構(gòu)件,小至人體骨骼、眼睛鞏膜、電子材料、玻璃、牛肉干、布料等,可謂是和我們的衣、食、住、行息息相關(guān)。
另外,隨著試驗機的廣泛應用,我國從事材料性能測試的人員隊伍也已變得相當龐大。單就專業(yè)會議而言,國內(nèi)外每年都會召開規(guī)模很大的各種力學會議,如斷裂力學會議、疲勞斷裂會議、常規(guī)力學會議等。
試驗機一直是歐美國家對我國科研課題限制出口的產(chǎn)品,因此,打造我國試驗機民族品牌,增強國產(chǎn)試驗機的市場競爭力顯得尤為重要。面對當前進口產(chǎn)品的競爭,我們期待國內(nèi)試驗機企業(yè)走自己的路,做出屬于我們自己的試驗機來。
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