动态结构测试指南

会遇到哪些类型的冲击。 然后再进行测试，以确保结构的安全性和可靠性。 最常见的测试包括钟摆和坠落测试。 钟摆测试是将重物从特定高度摆下，冲破或撞击测试物体。 钟摆摆至较低高度时，可以计算该过程中能量的损失。 坠落测试需要使材料或结构从指定的高度坠落，或使物体坠落到测试对象上，通过测量底部的传感器来了解冲击的能量。 能量和冲击速度是冲击测试过程中的两个重要测量参数。近年来通常认为仪器冲击测试是提供材料断口信息的最准确方法，其中压力传感器安装到坠落物体上。PXIe-4330和PXIe-4331的每个通道均具有一个24位Delta-Sigma ADC、远程遥感、内部桥路补全、可编程激励以及分路校正，用于确保准确性。 在仪器冲击测试中，您可以使用测量高速数据采集仪器采集的测量数据来生成力、能量、速度和形变随时间变化的曲线。

模态测试

模态分析用于研究结构在振动激励下的动态特性。 借助模态分析，您可以提取结构的模态参数（动态属性）。 模态参数，包括自然频率、阻尼比、振型，均是用于描述结构运动及其对环境激励和强迫激励的响应的基本参数。 了解这些模态参数可以帮助您了解结构对环境条件的响应以及进行设计验证。

• 固有（或共振)频率- 激励产生最大幅度响应时的频率。 该参数非常重要，因为激励频率接近结构的固有频率时，可导致结构疲劳、损伤或完全结构损坏。
• 阻尼比- 实际阻尼与达到临界阻尼（系统不发生振动的最小阻尼值）需要的阻尼之比。
• 振型- 对应固有频率的不同振动形态。

图4. 可使用加速度计和冲击锤测量振动。

目前工业上一般采用两种类型的模态分析： 实验模态分析和操作模态分析。 实验模态分析是模态分析中最常用的传统形式，使用冲击锤等设备来激励结构，然后测量响应。 然后，您可以计算出传递函数，并使用特定模态参数提取算法来提取结构的动态特性。 实验模态分析是设计验证和有限元分析(FEA)认证的最有效方法。

爆炸和弹道测试

爆炸和弹道测试用于测试在爆炸荷载下的结构行为以及实际武器和炸药。 工程师的测试场地往往在爆炸舱、弹道测试厂或荒野（需要宽敞空间时）。 该类型测试需要高级仪器设备以非常高的采样率（每秒上百万次采样）来捕捉温度、压力和应变测量值。 工程师通常将视频截图与测量数据相结合来记录测试。 由于测试通常较为昂贵，因为在执行物理测试之前往往通过软件计算来仿真结果。

图5. 助推器在进入大气之前需要进行全面的地面测试。

结论

动态结构测试有多种形式，包括空气动力学、冲击、模态、爆炸和弹道测试。 每个测试都有其独特的要求，但均需要采用先进的仪器和软件来准确收集动态测量数据和分析结果。SC Express和NI-DAQmx可满足这些复杂的软硬件需求。 您可在科研、原型和设计验证阶段通过各种结构测试来确保材料、组件和结构的高质量要求。