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”，除了結構設計、加工工藝等影響因素外，其物理性能也是一個不可或缺的重要因素，試驗機便是用于測量材料物理性能的首選儀器和必備工具。
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”，除了結構設計、加工工藝等影響因素外，其物理性能也是一個不可或缺的重要因素，試驗機便是用于測量材料物理性能的首選儀器和必備工具。隨著全球科學技術的發(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)試驗機高端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，再逐漸進入高端市場，并最終實現(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，儀器信息網(wǎng)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。
試驗機技術走向：“大、小、精”與“環(huán)境模擬”
20世紀，隨著液壓伺服技術與電子計算機技術的引入，試驗機測試技術可以實現(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，全球高科技飛速發(fā)展，對試驗機技術提出了更多、更高的測試要求。
關于試驗機技術的發(fā)展方向，王春生教授談到，在現(xiàn)代科學技術的背景下，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、火箭這樣的大型結構件越來越多。另外，我國將逐步開放3000米以下的低空領域，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。
(2)“小、精”：精度是各種儀器設備永遠不變的追求之一，試驗機亦不例外。與航空航天領域不同的是，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。
(3)“環(huán)境模擬”：目前，環(huán)境模擬技術已成為試驗機技術發(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，對于極端試驗條件下的環(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，以便能更為精準地測試材料的力學性能。
試驗機正往更“細”、更“新”的應用領域發(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)、計量部門、科研院所的現(xiàn)場和實驗室，具體領域涉及到航天航空、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，試驗機的應用領域可以分為兩大部分：一是結構力學，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、工程結構件等傳統(tǒng)領域的常規(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域逐漸往更細的領域、更新的方向發(fā)展。大至飛機、導彈、火箭、衛(wèi)星等大型結構件，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。
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，如國際斷裂力學會議、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尖端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。
關于如何突破我國試驗機行業(yè)的發(fā)展瓶頸之問，王春生教授如是回答，目前，我國試驗機行業(yè)發(fā)展應著重從以下幾方面進行：
(1)政府應加大支持力度
試驗機是一個國家整體制造水平的“縮影”，政府應當給予試驗機行業(yè)足夠的重視與支持，適當加大試驗機相關課題項目的研發(fā)投入，關注并扶持有發(fā)展?jié)摿Φ膰鴥?nèi)試驗機制造企業(yè)，引導與規(guī)范我國試驗機行業(yè)的有序發(fā)展。
(2)加快綜合型人才的培養(yǎng)
試驗機是一種集機械、電氣、材料力學、實驗標準與計算機為一體的技術密集型高科技產(chǎn)品，涉及學科范圍非常廣。但目前，我國沒有這樣的對口專業(yè)，國內(nèi)從事力學研究的人員幾乎都是從材料、機械設計、物理等相關專業(yè)轉(zhuǎn)過來的，因此，需要政府、社會、學校多方配合，加快培養(yǎng)綜合型的專業(yè)人才。
(3)改進企業(yè)經(jīng)營理念，增加研發(fā)投入
今天的市場格局，與其說是企業(yè)技術研發(fā)投入不足的問題，不如說是企業(yè)經(jīng)營理念的問題更為恰當。生產(chǎn)企業(yè)要賣出產(chǎn)品獲得利潤，不能說不對，但是不能以“打價格戰(zhàn)”為前提，關鍵要考慮如何提高產(chǎn)品的質(zhì)量、性能與價格，隨之再增大研發(fā)投入。如此形成良性循環(huán)，淘汰落后企業(yè)，形成幾家有競爭能力的國內(nèi)試驗機制造企業(yè)，并最終促進整個行業(yè)的健康發(fā)展。
最后，王春生教授表示，總體來說，我國試驗機行業(yè)還是很有希望的。國內(nèi)企業(yè)目光要放長遠，立足國內(nèi)外產(chǎn)品差距，在保證經(jīng)濟效益的同時，大力投入研發(fā)新技術，提高產(chǎn)品性能，才能擴大產(chǎn)品市場。我們只有創(chuàng)造屬于中國的試驗機品牌，才能逐漸加大國產(chǎn)試驗機在中國，乃至全球市場的地位。