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大型步入式試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)環(huán)境模擬的基礎(chǔ)載體，其合理性直接影響控溫精度、能耗表現(xiàn)與設(shè)備壽命。該設(shè)備需在滿足數(shù)百立方米測(cè)試空間需求的同時(shí)，應(yīng)對(duì) -70℃至 150℃的溫度循環(huán)與高頻溫濕度波動(dòng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需融合材料科學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)與環(huán)境工程等多學(xué)科技術(shù)。
箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聚焦保溫與強(qiáng)度平衡。艙體采用三層復(fù)合結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為 304 不銹鋼鏡面板（厚度 1.5mm），具備耐腐蝕性與低放氣率特性；中間保溫層填充 150mm 高密度聚氨酯發(fā)泡（密度 48kg/m3），導(dǎo)熱系數(shù)≤0.022W/(m?K)，配合真空阻隔膜抑制熱輻射；外層采用噴塑冷軋鋼板，通過(guò)加強(qiáng)筋網(wǎng)格布局使箱體變形量控制在 2mm/m 以內(nèi)。創(chuàng)新采用榫卯式拼接工藝替代傳統(tǒng)螺栓連接，減少冷橋效應(yīng)導(dǎo)致的能量損失，使靜態(tài)漏熱率降低 30%。
風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)決定溫場(chǎng)均勻性。采用頂送風(fēng)下回風(fēng)的氣流組織形式，頂部靜壓箱靜壓維持在 250Pa±10Pa，通過(guò) 48 組可調(diào)百葉風(fēng)口形成層流氣流，風(fēng)速均勻性控制在 ±0.2m/s。風(fēng)道內(nèi)設(shè)置消聲段，采用多孔吸音棉與微穿孔板復(fù)合結(jié)構(gòu)，將運(yùn)行噪音控制在 65dB (A) 以下。針對(duì)大空間特性，采用分區(qū)風(fēng)道設(shè)計(jì)，每個(gè)功能區(qū)配備獨(dú)立風(fēng)閥調(diào)節(jié)，解決遠(yuǎn)端氣流衰減問(wèn)題。
門(mén)體與密封結(jié)構(gòu)是防滲漏關(guān)鍵。主門(mén)采用雙道門(mén)設(shè)計(jì)：內(nèi)門(mén)為充氣式密封結(jié)構(gòu)，硅膠密封條壓縮量控制在 3±0.5mm，通過(guò)氣壓反饋?zhàn)詣?dòng)補(bǔ)償密封壓力；外門(mén)配備加熱除霜裝置，避免低溫工況下結(jié)露結(jié)冰。門(mén)框四周設(shè)置熱屏障氣流幕，通過(guò) 0.3m/s 恒溫氣流隔絕內(nèi)外環(huán)境交換，使門(mén)體周邊溫濕度偏差控制在 ±1℃/±3% RH 以內(nèi)。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化依賴仿真與智能監(jiān)控。采用 CFD 仿真軟件對(duì)艙體流場(chǎng)與溫度場(chǎng)進(jìn)行預(yù)演，優(yōu)化風(fēng)道曲率與風(fēng)口布局，使溫場(chǎng)均勻性提升至 ±1.5℃。集成結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)分布式應(yīng)變片與溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱體變形與熱應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合 FEM 分析模型實(shí)現(xiàn)壽命預(yù)測(cè)，確保設(shè)備在 10 萬(wàn)次循環(huán)測(cè)試后結(jié)構(gòu)可靠性。
模塊化設(shè)計(jì)是未來(lái)優(yōu)化方向。將制冷機(jī)組、控制系統(tǒng)等核心部件模塊化集成，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口實(shí)現(xiàn)快速組裝與維護(hù)，使現(xiàn)場(chǎng)安裝周期縮短 40%。同時(shí)采用可拆卸式保溫模塊，滿足不同測(cè)試空間的靈活擴(kuò)容需求，為多場(chǎng)景測(cè)試提供結(jié)構(gòu)支撐。
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