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重點闡述模擬環(huán)境試驗設備的發(fā)展趨勢

    環(huán)境試驗設備經歷了由單一環(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，向實驗室模擬自然環(huán)境加速試驗發(fā)展，并開始應用計算機數(shù)字仿真技術。

（4）采用新的控制技術：大量采用計算機領域內的新技術，如顯示觸摸屏技術、PLC技術、現(xiàn)場總線技術等。試驗過程的檢監(jiān)測技術已向現(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：東莞市皓天試驗設備有限公司為適應各行各業(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品，并制定了大量的材料生產、產品設計、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》、《材料與構件環(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權，實現(xiàn)了材料與產品環(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。
1.1. 氣候試驗設備發(fā)展趨勢

1.1.1. 提高加速性和相關性

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

1.1.2. 開發(fā)多因素綜合試驗

由于材料在自然環(huán)境中受到多種復雜因素的綜合作用，因而要更真實地再現(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)境的加速試驗方法向多因素試驗方向發(fā)展。多因素模擬加速試驗方法分為多因素組合循環(huán)模擬加速試驗方法和多因素模擬加速試驗方法。多因素模擬加速試驗方法由于考慮兩個或兩個以上主要環(huán)境因素的同時作用，能更真實地模擬多種環(huán)境因素的協(xié)同效應。
1.1.3. 開發(fā)環(huán)境適應性仿真

1992年7月，美國國防部研究與工程署在《美國國防部核心技術計劃》中，將“環(huán)境影響”列為112項核心技術之一，2005年的技術目標是對大氣、海洋、地球和空間環(huán)境在自然和人工平臺（如飛機、DAO彈、艦船等）兩方面的影響進行研究、建模和仿真。在建模和仿真的研究方面，美國LU軍在阿伯丁試驗場、紅石試驗中心、達格威試驗場和尤馬試驗場，開展自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境對裝備及其材料性能影響的虛擬試驗場研究。在環(huán)境適應性規(guī)律分析和建立數(shù)學模型方面，我國學者創(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用；神經網(wǎng)絡仿真模型理論被成功地應用于環(huán)境行為規(guī)律的建模和仿真。在積累大量可靠基礎數(shù)據(jù)的基礎上，實現(xiàn)對裝備環(huán)境適應性進行仿真是裝備環(huán)境工程的發(fā)展方向和目標。