试验机技术与应用的未来发展趋势

2017.06.19

试验机技术走向：“大、小、精”与“环境模拟” 

　　20世纪，随着液压伺服技术与电子计算机技术的引入，试验机测试技术可以实现过去人工操作不可能完成的试验，使材料性能研究达到了一个全新高度。进入21世纪以来，全球高科技飞速发展，对试验机技术提出了更多、更高的测试要求。

　　关于试验机技术的发展方向，王春生教授谈到，在现代科学技术的背景下，材料的工作条件非常复杂，人们对材料力学性能测试要求不断提高，因此，市场上也日渐出现了各种型号与功能的试验机产品。从目前各种新型的试验机来看，试验机技术的发展方向主要包括“大、小、精”以及“环境模拟”。

　　(1)“大”：近几年，我国航空航天事业发展很快，诸如导弹、火箭这样的大型结构件越来越多。另外，我国将逐步开放3000米以下的低空领域，如此以来，小型飞机的市场需求将会大幅提升，这些都将大大促进试验机往“大”的方向不断拓展。

　　(2)“小、精”：精度是各种仪器设备永远不变的追求之一，试验机亦不例外。与航空航天领域不同的是，在生物医学工程方面，人们需要对一些微小材料、微小部件进行性能评价，如人体骨骼、眼睛的巩膜等生物材料，其感应量在0.1N，而通常的试验机精度很难达到，这就要求厂家能够提供更为小巧、灵敏的试验机“精”品。

　　(3)“环境模拟”：目前，环境模拟技术已成为试验机技术发展的一个重要方向。随着工业的发展，材料测试不再局限于力的模拟，对于极端试验条件下的环境模拟要求也越来越多：超高压、超高温、超低温、超真空、超高强、超辐射、耐腐蚀等。例如，液氧、液氮、液氢的储存罐材料要模拟航空航天环境，以便能更为精准地测试材料的力学性能。

试验机正往更“细”、更“新”的应用领域发展

　　材料性能的研究起始于欧洲工业革命时期，当时主要是利用机械测试设备进行静态试验，用以评价材料在拉压和弯曲载荷作用下的力学特征。近几年，合金材料、聚合物材料、陶瓷材料、超导材料等新材料的开发与使用，极大地拓展了试验机的应用领域。

　　目前，试验机主要针对材料的强度、刚度、硬度、弹性、塑性、韧性、延性、表面与内部缺陷等参数进行力学性能测试和分析研究，可以广泛地应于在矿企业、计量部门、科研院所的现场和实验室，具体领域涉及到航天航空、机械制造、石油化工、食品、医药包装、车辆制造、电线电缆、纺织纤维、塑料橡胶、建筑建材等各行各业。

　　王春生教授介绍到，若从力学实验角度来看，试验机的应用领域可以分为两大部分：一是结构力学，一是实验力学(包括材料研究与材料检验)。过去，试验机一般常用于汽车零部件、塑料、岩石力学、工程结构件等传统领域的常规材料测试。近几年，随着我国经济的高速发展，人们需要更轻更强的材料用于制造飞机、火箭、汽车等，这使得试验机的应用领域逐渐往更细的领域、更新的方向发展。大至飞机、导弹、火箭、卫星等大型结构件，小至人体骨骼、眼睛巩膜、电子材料、玻璃、牛肉干、布料等，可谓是和我们的衣、食、住、行息息相关。

　　另外，随着试验机的广泛应用，我国从事材料性能测试的人员队伍也已变得相当庞大。单就专业会议而言，国内外每年都会召开规模很大的各种力学会议，如国际断裂力学会议、疲劳断裂会议、常规力学会议等。