金屬、非金屬、高溫合金、高分子化合物等材料若要達(dá)到“物盡其用”，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝等影響因素外，其物理性能也是一個(gè)不可或缺的重要因素，拉力試驗(yàn)機(jī)便是用于測(cè)量材料物理性能的首選儀器和必備工具。隨著全球科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)要求的提高，曾經(jīng)“冷僻”的拉力試驗(yàn)機(jī)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(chǎng)潛力與強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，有數(shù)據(jù)顯示，中國拉力試驗(yàn)機(jī)市場(chǎng)銷售總額每年可高達(dá)40億人民幣。

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)市場(chǎng)前景如此大好，但我國拉力試驗(yàn)機(jī)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)拉力試驗(yàn)機(jī)高端市場(chǎng)一直被國外廠商壟斷。試問我國沖擊拉力試驗(yàn)機(jī)企業(yè)應(yīng)如何突破發(fā)展瓶頸，打造國產(chǎn)化拉力試驗(yàn)機(jī)品牌，再逐漸進(jìn)入高端市場(chǎng)，并終實(shí)現(xiàn)整個(gè)拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的良性發(fā)展?相信國內(nèi)眾多的拉力試驗(yàn)機(jī)專家、用戶以及生產(chǎn)企業(yè)都在努力尋找這個(gè)突破口!

 

　　王春生教授，任職于北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。多年來，王春生教授一直從事新型飛機(jī)耐久性和發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金工藝的性能研究，在拉力試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用開發(fā)方面頗有心得，曾參與國家“十一五”規(guī)劃中力學(xué)材料拉力試驗(yàn)機(jī)相關(guān)課題項(xiàng)目的起草制定；另外，王春生教授對(duì)拉力試驗(yàn)機(jī)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(jìn)建議，并多次參與我國拉力試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)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)外拉力試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用開發(fā)、技術(shù)進(jìn)展、國內(nèi)外產(chǎn)品差距、國內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)狀、拉力試驗(yàn)機(jī)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(jìn)行了深入的探討。

 

 

北京航空航天大學(xué)王春生教授

 

拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)與應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢(shì)

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)走向：“大、小、精”與“環(huán)境模擬”

 

　　20世紀(jì)，隨著液壓伺服技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)過去人工操作不可能完成的試驗(yàn)，使材料性能研究達(dá)到了一個(gè)全新高度。進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球高科技飛速發(fā)展，對(duì)拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)提出了更多、更高的測(cè)試要求。

 

　　關(guān)于沖擊拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向，王春生教授談到，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的背景下，材料的工作條件非常復(fù)雜，人們對(duì)材料力學(xué)性能測(cè)試要求不斷提高，因此，市場(chǎng)上也日漸出現(xiàn)了各種型號(hào)與功能的拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品。從目前各種新型的拉力試驗(yàn)機(jī)來看，拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向主要包括“大、小、精”以及“環(huán)境模擬”。

 

　?。?）“大”：近幾年，我國航空航天事業(yè)發(fā)展很快，諸如導(dǎo)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(jī)的市場(chǎng)需求將會(huì)大幅提升，這些都將大大促進(jìn)拉力試驗(yàn)機(jī)往“大”的方向不斷拓展。

 

　?。?）“小、精”：精度是各種儀器設(shè)備永遠(yuǎn)不變的追求之一，拉力試驗(yàn)機(jī)亦不例外。與航空航天領(lǐng)域不同的是，在生物醫(yī)學(xué)工程方面，人們需要對(duì)一些微小材料、微小部件進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，如人體骨骼、眼睛的鞏膜等生物材料，其感應(yīng)量在0.1N，而通常的拉力試驗(yàn)機(jī)精度很難達(dá)到，這就要求廠家能夠提供更為小巧、靈敏的拉力試驗(yàn)機(jī)“精”品。

 

　?。?）“環(huán)境模擬”：目前，環(huán)境模擬技術(shù)已成為拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著工業(yè)的發(fā)展，材料測(cè)試不再局限于力的模擬，對(duì)于極端試驗(yàn)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(qiáng)、超輻射、耐腐蝕等。例如，液氧、液氮、液氫的儲(chǔ)存罐材料要模擬航空航天環(huán)境，以便能更為精準(zhǔn)地測(cè)試材料的力學(xué)性能。

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)正往更“細(xì)”、更“新”的應(yīng)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(shí)期，當(dāng)時(shí)主要是利用機(jī)械測(cè)試設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，用以評(píng)價(jià)材料在拉壓和彎曲載荷作用下的力學(xué)特征。近幾年，合金材料、聚合物材料、陶瓷材料、超導(dǎo)材料等新材料的開發(fā)與使用，極大地拓展了拉力試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

 

　　目前，拉力試驗(yàn)機(jī)主要針對(duì)材料的強(qiáng)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(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試和分析研究，可以廣泛地應(yīng)于在礦企業(yè)、計(jì)量部門、科研院所的現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室，具體領(lǐng)域涉及到航天航空、機(jī)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(xué)實(shí)驗(yàn)角度來看，拉力試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域可以分為兩大部分：一是結(jié)構(gòu)力學(xué)，一是實(shí)驗(yàn)力學(xué)（包括材料研究與材料檢驗(yàn)）。過去，拉力試驗(yàn)機(jī)一般常用于汽車零部件、塑料、巖石力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)件等傳統(tǒng)領(lǐng)域的常規(guī)材料測(cè)試。近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們需要更輕更強(qiáng)的材料用于制造飛機(jī)、火箭、汽車等，這使得拉力試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸往更細(xì)的領(lǐng)域、更新的方向發(fā)展。大至飛機(jī)、導(dǎo)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，隨著拉力試驗(yàn)機(jī)的廣泛應(yīng)用，我國從事材料性能測(cè)試的人員隊(duì)伍也已變得相當(dāng)龐大。單就專業(yè)會(huì)議而言，國內(nèi)外每年都會(huì)召開規(guī)模很大的各種力學(xué)會(huì)議，如國際斷裂力學(xué)會(huì)議、疲勞斷裂會(huì)議、常規(guī)力學(xué)會(huì)議等。

 

當(dāng)前國內(nèi)外拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)格局

 

　　多方面分析國內(nèi)外拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的差距

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)是一種集光、電、機(jī)、液和計(jì)算機(jī)技術(shù)與一體的高技術(shù)產(chǎn)品。隨著人類科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的需求持續(xù)增長(zhǎng)，國外拉力試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)制造水平和測(cè)試技術(shù)有了很大程度的提高，但我國拉力試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展卻未跟上全球拉力試驗(yàn)機(jī)前進(jìn)的“步伐”。

 

　　王春生教授談到，拉力試驗(yàn)機(jī)按加荷方法可分為動(dòng)態(tài)拉力試驗(yàn)機(jī)和靜態(tài)拉力試驗(yàn)機(jī)。一般來說，用戶對(duì)動(dòng)態(tài)拉力試驗(yàn)機(jī)穩(wěn)定性的要求要比靜態(tài)拉力試驗(yàn)機(jī)高很多，但由于我國在動(dòng)態(tài)測(cè)控、伺服閥等方面的技術(shù)尚未過關(guān)，因此，國產(chǎn)動(dòng)態(tài)拉力試驗(yàn)機(jī)的使用率很低；另外，雖然部分國產(chǎn)靜態(tài)拉力試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)參數(shù)可以達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，但就產(chǎn)品整體的機(jī)械系統(tǒng)、測(cè)控技術(shù)、應(yīng)用軟件與配套器件等方面還存在很明顯的差距。

 

　?。?）機(jī)械系統(tǒng)：設(shè)計(jì)一款拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)，需要憑借經(jīng)驗(yàn)，并考慮材料性能、工藝水平、加工能力、熱處理效果等諸多因素。例如，德國的拉力試驗(yàn)機(jī)夾頭在造型、工藝等方面都做得非常“精致”；而國內(nèi)的熱處理工藝不到位，后期加工也比較粗糙，拉力試驗(yàn)機(jī)夾頭硬度不達(dá)標(biāo)，很容易變形，使用壽命大為縮短。事實(shí)上，這兩種工藝的投入相差并不大，可惜的是，國內(nèi)企業(yè)一貫守舊，很少在工藝上有所改動(dòng)。

 

　?。?）測(cè)控技術(shù)：我國拉力試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量控制技術(shù)一直都落后于國外，其中大部分拉力試驗(yàn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)和部件，如力傳感器、引伸計(jì)、控制器、伺服閥等都是從國外引進(jìn)的。就采樣頻率這一指標(biāo)，我認(rèn)為靜態(tài)拉伸拉力試驗(yàn)機(jī)的基本采樣頻率應(yīng)該在200個(gè)點(diǎn)。目前，國產(chǎn)拉力試驗(yàn)機(jī)的采樣頻率一般在40Hz左右，而國外較好的拉力試驗(yàn)機(jī)采樣頻率可達(dá)1000Hz，動(dòng)態(tài)電液伺服疲勞拉力試驗(yàn)機(jī)采樣頻率為5000-6000Hz，這就比國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)的性能質(zhì)量高出許多。

 

　?。?）應(yīng)用軟件：總體來說，國內(nèi)外軟件各有千秋。國產(chǎn)軟件功能簡(jiǎn)單但操作方便，國外軟件功能強(qiáng)大但操作略顯復(fù)雜。不過，與國外軟件相比，國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)軟件的人機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能不佳，這給拉力試驗(yàn)機(jī)的操作與維護(hù)方面帶來了諸多不便。因此，國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)廠家需要在軟件功能、操作性、穩(wěn)定性等方面多下功夫。

 

　?。?）拉力試驗(yàn)機(jī)配套器件：拉力試驗(yàn)機(jī)配套器件可以大大增加拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)功能與含金量，但這卻是我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)中技術(shù)水平的“薄弱一環(huán)”。例如引伸計(jì)，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家大多選用首都鋼研院的橡皮筋捆綁式引伸計(jì)，且不說其測(cè)量誤差、工作穩(wěn)定性，單就其橡皮筋捆綁固定方式的工作效率就難以滿足用戶的測(cè)試需求。

 

　　國內(nèi)企業(yè)研發(fā)投入不足 高端產(chǎn)品市場(chǎng)被國外企業(yè)占領(lǐng)

 

　　常言道：“技術(shù)決定產(chǎn)品，產(chǎn)品決定市場(chǎng)”。拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)的落后使得我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展進(jìn)入了“瓶頸”狀態(tài)。目前，我國拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品同國外同類產(chǎn)品相比較，絕大多數(shù)產(chǎn)品處于中低檔水平，尤其技術(shù)含量高的高端產(chǎn)品，長(zhǎng)期被國外生產(chǎn)企業(yè)占領(lǐng)。

 

　　談到我國拉力試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展歷史，王春生教授表示，我國拉力試驗(yàn)機(jī)發(fā)源于吉林省的長(zhǎng)春拉力試驗(yàn)機(jī)廠、長(zhǎng)春拉力試驗(yàn)機(jī)研究所，從初的硬度計(jì)逐漸擴(kuò)展到拉力試驗(yàn)機(jī)，我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)已經(jīng)走過了60多年的歷程。尤其是在改革開放后，國產(chǎn)拉力試驗(yàn)機(jī)微機(jī)伺服控制系統(tǒng)的問世填補(bǔ)了國內(nèi)空白，使得我國拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)有了很大發(fā)展，大有追趕國際先進(jìn)水平之勢(shì)。

 

　　但是，市場(chǎng)的開放也使得眾多國外知名拉力試驗(yàn)機(jī)廠商紛紛登陸國內(nèi)市場(chǎng)。國外拉力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)更新?lián)Q代速度很快，產(chǎn)品性能又優(yōu)于國產(chǎn)拉力試驗(yàn)機(jī)同類產(chǎn)品，再加上90年代末企業(yè)改制后，國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)企業(yè)研發(fā)投入普遍不足，產(chǎn)品技術(shù)更新緩慢，因此，國內(nèi)高端產(chǎn)品市場(chǎng)幾乎都被國外拉力試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)占領(lǐng)，即便是國外拉力試驗(yàn)機(jī)價(jià)格是國產(chǎn)同類產(chǎn)品的4-5倍，但國內(nèi)市場(chǎng)需求依然很大。

 

　　對(duì)于國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀，王春生教授不禁感嘆道，近幾年，國內(nèi)對(duì)各類拉力試驗(yàn)機(jī)存在著大量需求，這使得國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)的數(shù)量持續(xù)增多。目前國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)保守估計(jì)也有300家，其中，多數(shù)企業(yè)規(guī)模偏小，產(chǎn)品定位低端，關(guān)鍵部件通過進(jìn)口、外購等方式獲得，采用低價(jià)策略“分搶”國內(nèi)市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。但是，如此混亂的市場(chǎng)狀態(tài)顯然不利于我國整個(gè)拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展。

 

立足差距 突破拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展“瓶頸”

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)一直是歐美國家對(duì)我國尖端科研課題限制出口的產(chǎn)品，因此，打造我國拉力試驗(yàn)機(jī)民族品牌，增強(qiáng)國產(chǎn)拉力試驗(yàn)機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯得尤為重要。面對(duì)當(dāng)前進(jìn)口產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，我們期待國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)企業(yè)走自己的路，做出屬于我們自己的拉力試驗(yàn)機(jī)來。

 

　　關(guān)于如何突破我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的發(fā)展瓶頸之問，王春生教授如是回答，目前，我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展應(yīng)著重從以下幾方面進(jìn)行：

 

　　（1）政府應(yīng)加大支持力度

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)是一個(gè)國家整體制造水平的“縮影”，政府應(yīng)當(dāng)給予拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)足夠的重視與支持，適當(dāng)加大拉力試驗(yàn)機(jī)相關(guān)課題項(xiàng)目的研發(fā)投入，關(guān)注并扶持有發(fā)展?jié)摿Φ膰鴥?nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)，引導(dǎo)與規(guī)范我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的有序發(fā)展。

 

　?。?）加快綜合型人才的培養(yǎng)

 

　　拉力試驗(yàn)機(jī)是一種集機(jī)械、電氣、材料力學(xué)、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算機(jī)為一體的技術(shù)密集型高科技產(chǎn)品，涉及學(xué)科范圍非常廣。但目前，我國沒有這樣的對(duì)口專業(yè)，國內(nèi)從事力學(xué)研究的人員幾乎都是從材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、物理等相關(guān)專業(yè)轉(zhuǎn)過來的，因此，需要政府、社會(huì)、學(xué)校多方配合，加快培養(yǎng)綜合型的專業(yè)人才。

 

　?。?）改進(jìn)企業(yè)經(jīng)營理念，增加研發(fā)投入

 

　　今天的市場(chǎng)格局，與其說是企業(yè)技術(shù)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(dāng)。生產(chǎn)企業(yè)要賣出產(chǎn)品獲得利潤，不能說不對(duì)，但是不能以“打價(jià)格戰(zhàn)”為前提，關(guān)鍵要考慮如何提高產(chǎn)品的質(zhì)量、性能與價(jià)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(jìng)爭(zhēng)能力的國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)，并終促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。

 

　　后，王春生教授表示，總的來說，我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)還是很有希望的。國內(nèi)企業(yè)目光要放長(zhǎng)遠(yuǎn)，立足國內(nèi)外產(chǎn)品差距，在保證經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，大力投入研發(fā)新技術(shù)，提高產(chǎn)品性能，才能擴(kuò)大產(chǎn)品市場(chǎng)。我們只有創(chuàng)造屬于中國的拉力試驗(yàn)機(jī)品牌，才能逐漸加大國產(chǎn)拉力試驗(yàn)機(jī)在中國，乃至全球市場(chǎng)的地位。

 

　　后記：

 

　　對(duì)于當(dāng)前國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)規(guī)模小，拿不出高薪來聘用技術(shù)研發(fā)人員，王春生教授建議，企業(yè)可以走“校企合作共建實(shí)驗(yàn)室”的道路。“企業(yè)出資提供產(chǎn)品，學(xué)校負(fù)責(zé)開發(fā)應(yīng)用，這樣不僅豐富地利用了產(chǎn)品，找出其不足之處，進(jìn)而提出解決方案，為企業(yè)節(jié)省了人力與財(cái)力，同時(shí)學(xué)校也完成了課題教學(xué)任務(wù)，轉(zhuǎn)而又為企業(yè)培養(yǎng)了大量專業(yè)人才。”

 

　　另據(jù)了解，目前全球拉力試驗(yàn)機(jī)的市場(chǎng)需求依然廣闊，尤其是中國拉力試驗(yàn)機(jī)的市場(chǎng)需求發(fā)展更是“不容小覷”，這對(duì)于有企業(yè)發(fā)展眼光、自主創(chuàng)新能力、市場(chǎng)拓展能力的國內(nèi)拉力試驗(yàn)機(jī)制造企業(yè)而言，不啻為一個(gè)極其振奮人心的好消息。挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，瓶頸口也是突破口，正如王春生教授所言：“努力提高產(chǎn)品性能與質(zhì)量，才能有更多的資金用于研發(fā)新產(chǎn)品”，相信這將是突破我國拉力試驗(yàn)機(jī)行業(yè)發(fā)展瓶頸的一條有效途徑。

 

　　采訪編輯：劉玉蘭

 

　　附錄：王春生教授個(gè)人簡(jiǎn)介

 

　　王春生，男，漢族，1936年2月出生，遼寧沈陽市人。北京航空航天大學(xué)教授。

 

　　1960年畢業(yè)于原北京航空學(xué)院材料系，畢業(yè)后留校任教。主要從事工程材料力學(xué)和研究工作。退休后，為北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院返聘至今。