[发明专利]一种工程构件环境适应性试验系统及方法

说明书

技术领域：

    本发明属于环境适应性测试领域，特别涉及一种工程构件环境适应性试验系统及方法。

 

背景技术：

在环境适应性测试中多遵循国内外标准设计环境试验箱，设定试验程序，检测并评价试验结果，其测试试样也在测试标准的规定范围内，多为小尺寸试片。然而，大量工程材料/构件的失效事故说明，基于小尺寸试片在有限的标准测试程序中得到的测试结果进行工程结构设计存在很大风险。原因是简单形状的小试片无法反映出工程构件在环境适应性能方面的尺寸效应、形状效应、材质耦合效应、以及加工不均匀性等等，同时工程构件的真实服役环境具有差异性与复杂性，远非现有测试标准中所简化的情况。因而，针对工程构件，有必要开展全尺寸/大尺寸的环境适应性评价，其中环境谱的剪裁也需要一事一议地科学设定，以期达到合理、等效加速评价其安全性、预测失效形式及机理的目的。

由于其复杂性与特例性，目前针对工程构件的环境适应性测试基本没有系统、成型的测试与评价标准（各行业中的测试标准仅在检测单中最终给出“通过”或“不通过”的简单结果判断，无助于了解工程构件的失效本质与机理）。因此，依完成人经验和水平上的差异，所拟定工程构件的环境适应性试验程序的合理性不同，国际上对于工程构件测试评价结果的可信度一直存在较大争议，加之试验成本高、与目前的小试样测试结果无法对接等问题，最终造成很多重金购建的大型环境模拟试验仓处于长期闲置甚至惨遭废弃。

目前工程构件环境适应性测试评价各阶段工作中的技术现状与存在问题如下：试验设计中存在盲目性——体现在工程构件环境适应性测试程序的设置、工程构件在环境仓中的布置（位置/方向/角度等）、构件周围传感器的布置等方面；试验过程信息缺失——由于试验设计阶段的盲目性，对试验结果缺少基本的预测与判断，构件附近传感器布设不合理，造成试验中大量宝贵过程信息的缺失；失效分析中缺乏科学性——由于试验设计与过程监测中的盲目性，为构件失效行为的演化原因及规律的挖掘带来困难，甚至可能造成整体误判；与现有小试片试验结果间无法对接——由于目前在整个工程构件试验评价中缺乏科学的方法和应有的系统性，无法有效利用现有的大量数据资源，为工程构件评价与预测服务；工程构件试验中缺少积累性——目前盲目性地执行测试试验，无法得到科学的评价结果；更无法有效构建“自完善、自学习”的工程材料服役安全评价体系，实现宝贵数据的学习、整理与挖掘；从而不能为实现工程构件服役安全行为的仿真评价与预测能力奠定基础。

发明内容：

    本发明所要解决的技术问题是：针对工程构件/材料/结构的环境适应性评价（失效分析与服役安全评价），提供一种能够摒弃以上现有问题的环境适应性试验系统及方法，以显著提高工程构件环境适应试验的设计、数据分析、及预测评价的科学性与有效性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：本发明提供一种工程构件环境适应性试验系统，所述系统的装置包括工作室（箱体）、空气调节室、风道系统、淋雨系统、盐雾系统、气氛导入系统、光照系统、气压控制系统、力学加载系统、传感器系统及环境仓总控系统。该试验系统还包括仿真系统，其中的仿真模块与上述装置的各部分相对应，用于对上述装置进行综合控制及数值建模，该仿真系统还包括边界条件、初始条件、试验程序的输入接口，可实现工程构件环境适应性试验的仿真模拟。

进一步地，所述空气调节室包括加热器、制冷压缩机、制冷蒸发器、加湿盘、除湿蒸发器、空气搅拌装置与进、出风口，所述工作室内空气经风道系统进入空气调节室的空气搅拌装置，进而实现调节空气的作用；所述空气调节室连接所述气压控制系统可实现气压调节功能，所述气压控制系统包括单级或多级真空泵、气体管路、以及气压表、气压阀等气压控制元件；所述空气调节室内还设气体导入孔，可以从气氛导入系统中进行污染气氛的导入，所述气氛导入系统包括气体导入控制元件、气体混合室、气瓶、导气管，与总控系统中的气氛浓度控制系统及用于气氛浓度监测的气氛传感器相结合，实现环境适应性试验中污染性气氛的定量模拟。