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新结构的研讨、规划和验证需求进行各种静态负载测验以及空气动力学测验，如图1所示。假如要丈量测验方针的结构完整性，则需求能够读取一切传感器读数的丈量仪器。 一般以为采样率超越1 kS/s的测验为动态测验。 NI将采样率超越10 kS/s的测验归类为动态结构测验，包含空气动力学、冲击、振荡、爆破和弹道测验。新SC Express渠道可满意动态结构测验的大多数严格要求。
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图1. 结构测验分为静态测验和动态测验。
空气动力学测验
简介
空气动力学测验又称为风洞测验，用于改进飞机、火箭、轿车、风力涡轮机乃至自行车的空气动力学规划。 工程师运用风洞再现测验方针的动态工作环境并研讨其周围的空气活动。 最常见的是对结构的空气动力丈量。 尽管空气动力测验的要求很大程度上取决于测验方针的巨细和测验的方针，但一般都需求在很短的时刻内取得具体和精确的数据。 测验方针可所以全尺度结构或份额模型，由于结构的本钱较低且尺度较小，因而常用于航空航天运用中。 然后，工程师能够运用该模型数据猜测全尺度结构所受的影响，从而了解和进步功用。
风洞概述
风洞一般是专为喷气机和火箭测验所需的特定意图及速度规模（从亚音速到超音速）而规划。 风洞可所以开环的（空气进出地道），或者是闭环的（空气在地道内循环）。 空气跟着一系列电扇的运动而移动，电扇由大型电动驱动马达或喷发引擎供电。之后空气在旋转叶片的效果下在角落处转向。 电扇可引起湍流从而影响测验的精确性，因而选用整流器来避免湍流挨近测验方针。 全尺度测验需求十分大的测验区或空间。 测验较小方针或模型时，测验区包含一个较小的观察窗和用于装置模型的仪器，如图2所示。
测验区一般选用圆形截面和润滑的外表来完成湍流减阻。 测验方针坚持处于测验区的中心，以最大程度下降墙面的影响，可是风洞测验成果和开环空气成果之间往往经过批改因子相关联。 假如以超音速进行测验，则需求运用高档冷却技能来安全遣散所生成的热量。
图2. 风洞重现动态操作环境。
风洞测验
尽管空气动力学测验有几种不同的类型，最常见的是直接丈量模型的空气动力和力矩。 在此类测验中，模型装置在内部或外部测力天平上，测力天平一般由一个三分力或六分力应变天平组成。PXIe-433x电桥输入模块是新SC Express产品宗族的成员，能够以高达102.4kS/s/ch的速度丈量8通道的应变。六分力天平能够丈量力（升力、阻力和横向力）和力矩（偏航、翻滚和俯仰力矩），以确认飞机穿过空气的运动。 您能够当心操控风洞的活动条件，以改动模型上的力以及流量参数雷诺数和马赫数：
- 雷诺数– 惯性力和粘滞力之比；用于量化在给定活动条件下两个力的相对重要性
- 马赫数– 物体速度与音速之比；用于确认紧缩效应的等级
这两个数取决于地道的气体流速和气体密度，且有必要满意预期的飞翔条件才干对实践气流进行研讨并与理论核算成果进行比较。 力的丈量值需求进行后处理才干算出流量参数。
在部分测验中，模型也包含整个模型外表的测压孔。 测压孔是在模型上笔直钻出的小孔。 压力丈量值可用于算出模型上的法向力，从而推算出功用。 压力也能够经过与地道内其他地方的气流方向共同的小管丈量。 咱们将一个系列的管道称为一耙，可用于丈量模型内壁或地道内的总压力。 总压力包含静态压力和动态压力。 实践上，压力丈量一般不会用于丈量空气动力学功用，由于这需求很多的测压孔才干算出压力的改变。
图3. 大部分常见的空气动力学测验直接丈量份额模型上的空气动力和力矩。
确诊测验归于另一种类型的测验，不用于供给飞机的全体功用，而只是用于了解气流现象。 运用的测验设备包含测压孔、总压力排管、激光多普勒测速仪和热线风速仪探针。 依据运用的仪器设备的类型不同，可丈量稳态气流或随时刻改变的非稳态气流信息。
其他测验类型还包含流量可视化，可供给确诊信息。 这些技能包含自在流烟雾技能、激光片光技能或外表油流技能。 这些办法都假定活动显现前言的运动与气流彻底共同。 暗影图或施利伦体系用于可视化冲击波在可紧缩流中的形状和方位。
最近，空气动力学家运用核算机和软件的功用，选用3D核算流体动力学(CFD)来进行物理模型或原型开发之前的规划评价。 CFD仿真可供给剖析所需的空气动力和力矩、流速、压力和热传递。 将这些核算办法与风洞测验相结合可削减进行全尺度之前的模型测验需求。
冲击测验
冲击测验用于测验结构的抗高速负载才能。 假如要挑选能够接受与结构预期寿数相同时刻长度负载的适宜资料，需求能够猜测产品将会遇到哪些类型的冲击。 然后再进行测验，以保证结构的安全性和可靠性。 最常见的测验包含钟摆和掉落测验。 钟摆测验是将重物从特定高度摆下，突破或碰击测验物体。 钟摆摆至较低高度时，能够核算该过程中能量的丢失。 掉落测验需求使资料或结构从指定的高度掉落，或使物体掉落到测验方针上，经过丈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验过程中的两个重要丈量参数。近年来一般以为仪器冲击测验是供给资料断口信息的最精确办法，其间压力传感器装置到掉落物体上。PXIe-4330和PXIe-4331的每个通道均具有一个24位Delta-Sigma ADC、长途遥感、内部桥路补全、可编程鼓励以及分路校对，用于保证精确性。 在仪器冲击测验中，您能够运用丈量高速数据搜集仪器搜集的丈量数据来生成力、能量、速度和形变随时刻改变的曲线。
模态测验
模态剖析用于研讨结构在振荡鼓励下的动态特性。 凭借模态剖析，您能够提取结构的模态参数（动态特点）。 模态参数，包含天然频率、阻尼比、振型，均是用于描绘结构运动及其对环境鼓励和逼迫鼓励的呼应的基本参数。 了解这些模态参数能够帮助您了解结构对环境条件的呼应以及进行规划验证。
- 固有（或共振)频率- 鼓励发生最大起伏呼应时的频率。 该参数十分重要，由于鼓励频率挨近结构的固有频率时，可导致结构疲惫、损害或彻底结构损坏。
- 阻尼比- 实践阻尼与到达临界阻尼（体系不发生振荡的最小阻尼值）需求的阻尼之比。
- 振型- 对应固有频率的不同振荡形状。
图4. 可运用加速度计和冲击锤丈量振荡。
现在工业上一般选用两种类型的模态剖析： 试验模态剖析和操作模态剖析。 试验模态剖析是模态剖析中最常用的传统方式，运用冲击锤等设备来鼓励结构，然后丈量呼应。 然后，您能够核算出传递函数，并运用特定模态参数提取算法来提取结构的动态特性。 试验模态剖析是规划验证和有限元剖析(FEA)认证的最有用办法。
爆破和弹道测验
爆破和弹道测验用于测验在爆破荷载下的结构行为以及实践兵器和炸药。 工程师的测验场所往往在爆破舱、弹道测验厂或荒野（需求宽阔空间时）。 该类型测验需求高档仪器设备以十分高的采样率（每秒上百万次采样）来捕捉温度、压力和应变丈量值。 工程师一般将视频截图与丈量数据相结合来记载测验。 由于测验一般较为贵重，由于在履行物理测验之前往往经过软件核算来仿真成果。
图5. 助推器在进入大气之前需求进行全面的地上测验。
定论
动态结构测验有多种方式，包含空气动力学、冲击、模态、爆破和弹道测验。 每个测验都有其共同的要求，但均需求选用先进的仪器和软件来精确搜集动态丈量数据和剖析成果。SC Express和NI-DAQmx可满意这些杂乱的软硬件需求。 您可在科研、原型和规划验证阶段经过各种结构测验来保证资料、组件和结构的高质量要求。
