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【走进实验室】无损检测:做工程安全的守护者 ——走进北京工业大学无损检测与评价研究所

作者:学生记者 吴昊 来源:北工大报 时间:2016-03-09
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如何判断桥梁上钢筋柱体是否存在损坏、长达十数公里的油气管道是否出现腐蚀裂缝、成批生产的工件材料是否符合标准?在北京工业大学机电学院无损检测与评价研究所,有着这样一群人,他们终日投身于无损检测方法的研究和效率的提升,力求为工程安全保驾护航。

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缺陷探索者 安全守护者

走进无损检测与评价研究所,堆放在地上的板件、管道、钢索十分引人注意,从外观到材料都不尽相同;不远处的实验台上,标有“示波器”、“阻抗分析仪”、“函数发生器”等字样的仪器依次排开,推开房间尽头的大门,几位研究生坐在电脑前认真地查阅论文、处理数据。在他们的身后,超声显微镜如同一个巨大的万花筒,像是要把一切微小的差异一探究竟。

简单沟通后,研究生张瑞芳为记者介绍起检测材料和仪器,其他几位同学们也先后加入到普及无损检测概念的行列之中。实则,无损检测并非像有些人想象中的遥不可及——火车检修工人拿着小锤在车体的承载部件上进行敲击,通过辨别声音差异的方式判断是否存在裂纹;你在炎炎夏日轻轻拍打“解暑利器”西瓜进行挑选,通过听声辨别西瓜是否成熟;你在医院进行核磁共振、X射线等检查,磁场或者超声波悄无声息地穿过身体,迅速反馈出身体情况。上至工程安全性的判断,下至人们的衣食住行基础保障,无损检测不仅承担着探索者的身份,也扮演着守护者的角色。

从概念上理解,无损检测就是在不破坏检测对象的使用性能与内部组织的基础上,对其内部的情况进行检测反馈。而在科研之中,它是利用声、光、电、磁等人类已知的物理量,将之与缺陷信息联系起来,通过一系列的分析,判断被测物体是否存在缺陷。整个过程与人的耳朵眼睛等器官接收信息,大脑分析处理信息的过程极为相似。

制造到智造 落地于应用

随着中国的发展步伐,诸多产业基础建设基本完成,如何保障产业安全运行成为备受关注的问题;同时,当经济发展到一定阶段,类似的问题还会不断地浮出水面,这也迅速地推动着无损检测技术的发展。较早地意识到这一点,机电学院于1999年成立无损检测与评价研究所。

无损检测与评价研究所主要致力于固体结构或材料的无损检测与性能评价新方法、新技术的研究。利用声、光、电、磁的波动特性对大型或复杂工程结构(输油管道、压力容器、钢索、风力机叶片、大型锻件等)的健康状况进行无损检测与评价,以及对纳米材料、复合材料和热障涂层材料等的力学性能进行无损表征。

今年北工大荣获三项国家自然科学基金重大仪器研制项目资助,其中“材料与结构部件力学性能微磁无损检测技术研究及仪器设备仪器研制”,便是由无损检测与评价研究所牵头申报,该仪器未来将应用于材料/部件的快速在线检测,同时还能实现狭小空间复杂曲面的力学性能测量;研究所历时五年研发的“防撞护栏钢立柱埋置深度无损检测技术”曾获得浙江省科学技术奖二等奖;凭借结构小巧、灵敏度高等特点,研究所研发的“基于弱磁检测的高灵敏度钢索断丝缺陷检测传感器”为工程作业提供了便捷,得到了颇广应用。始终本着“从工程实际应用出发”的理念,历经15年的发展,无损检测与评价研究所积累了丰富的经验,为诸多工程项目提供了技术支持和检测服务。

勤勉勇追梦 赶超在路上

伴随着无损检测与评价研究所的发展,一批骨干教师和优秀学生迅速成长起来。青年教师刘增华便是其中之一。

无论是对于自身的成长,还是对于研究所的发展,刘增华老师都有着正视的态度和客观的判断。“我们才走了几步,还有很长的路要走!”谈及近年来研究所取得的突出成果,他坦言:“有突破,但仍不能叫重大。尽管我们研制的技术和仪器成果初步形成了一定的竞争力,然而,确切地讲,可能在某一方面具有引领作用,但整体上仍处于追赶先进技术、集成创新的探索阶段。”同时,研究所老师介绍道,当下的目标主要是集中于突破技术瓶颈,利用现有的材料与技术手段,研制出更加符合中国国情,并且能够良好服务于实际产业应用的设备仪器,以求推动工程向更经济的方向发展。展望未来,对于材料性质的无损表征是研究所未来发展的更高目标,同时,监测状态、预估寿命更是研究所计划进一步探知的领域。

数年的探索实践化为一台台仪器、一个个专利,我们了解到的只是冰山一角,科研道路上,注定有着一些故事和经历鲜为人知。刘增华老师分享道:“在摸索试验方法时往往需要尝试数种途径,却只有少数可以为之一用,但这是研究道路上不可或缺的积累与磨练。”

试想,那些埋藏在成果之下的努力与期待、探索与执着,何尝不是隐性的成果——研究过程中,师生综合素质的提升,探究问题的选择,阶段总结的方法,都将成为科研金字塔上,最稳固的那一块基石。

成长并肩行 科研很有料

“比起几年前,研究所的团队壮大了不少。”博士生邓鹏分享道:“我初到这里时,所里只有四五十人,现在已经有八十余人了。”随着大量“90后”新生力量的加入,无损检测与评价研究所的科研步伐仿佛更加轻快明朗、富有活力。

除去科研工作,无损检测与评价研究所还承担了专业人才培养和测控技术与仪器专业的本科教学工作。为了增进本科学生对专业的了解,培养其学习热情,研究所购入与专业相关的实验仪器开发套件,让同学们自己动手探索。入学新生戏称,很享受固定时段的“K书”和“Get技能”。

针对研究生统筹兼顾能力的培养,研究所将课题相近的同学们分成几个小组,鼓励同学们组织分析讨论,利用集体智慧解决问题。以树木的成长比喻每个项目的执行,就好比是老师负责把准“生长方向”,而其中的“枝叶”则由同学们自主添加。成员间有分工配合,有人擅长编程,有人倾向建模,既能充分调动每个人的积极性,又能在发现问题时迅速找到解决方案,有效提高成员的效率。“我觉得我们所最大的特点就是团结!”博士生邓鹏说,在遇到问题时,人人都愿倾力相助,师兄弟们比肩并起,处处洋溢着家的氛围。

就在今年,备受追捧的慕课也被老师带入研究所,学生汲取知识的途径变得更宽阔了,碎片化的时间安排使学习更加轻松。研究过程中,涉及的仪器原理颇多,老师们将原理分析、仪器使用、实验过程等录成小视频,并留下思考题,让同学们迅速了解基础知识,能尽快投入科研。

“大学之为大学,即在其拥有一种学术没有疆界的世界精神。” 无损检测与评价研究所为学子们搭建起沟通的平台。正所谓“世界那么大,不如去看看”,近年来,研究所内逐渐形成了与香港城市大学,台湾成功大学等高校的交流项目。每年暑假,成功大学的李永春教授还会赴北工大授课。同学们也因此体味到了不同学术氛围下的佳酿。

研究所每日的日常工作鲜有变化——查阅文献了解现状,分析文献掌握要点,结合研究探索问题、最终建立解决方案……然而各位研究生们苦中作乐也颇有新意——心血来潮在自己制作的传感器上打上“个人商标”,闲来逗逗游走在楼中的“学术猫”,偶尔,同学们也会聚在一起分享一些实验的故事和实验“事故”。大家笑称,做学术也能很有料!

当独立思考的人,而不总是站在人们注意力的最前端,当求真务实的人,而不单纯追求效率与成果,这大概就是对无损检测与评价研究所坚持专注创新、探索前沿的解读。

积累、继承、突破、创新,如今,中国无损检测领域正在前进的道路上,无损检测与评价研究所始终与之同行。

 

编辑:卜晓明

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