相似理论与结构模型试验
一、相似理论与结构模型试验
相似理论主要应用于指导模型试验，确定“模型”与“原型”的相似程度、等级等。随着计算机技术的进步，相似理论不但成为物理模型试验的理论而继续存在，而且进一步扩大应用范围和领域，成为计算机“仿真”等领域指导性理论。
相似理论是说明自然界和工程中各相似现象相似原理的学说。在结构模型试验研究中，只有模型和原型保持相似，才能由模型试验结果推算出原型结构的相应结果。结构模型中的“相似”主要是指原型结构和模型结构的主要物理量相同或成比例。常需要满足的相似条件有：几何相似、质量相似、荷载相似、物理相似、时间相似和边界初始条件相似。
1.几何相似
模型与原结构之间所对应部分的尺寸成比例，模型比例即为几何相似常数。
S l=l m
p
=
b m
p
=
?m
p
式中：
S l——几何相似常数；
l、b、?——结构的长、宽、高三个方向的线性尺寸；
m、p——分别代表模型和原型。
对一矩形截面，模型和原型结构的面积相似常数、截面抵抗矩相似常数和惯性矩相似常数分别为：
S A=A m
p
=
?m·b m
p p
=S l2
式中：
S A——面积相似常数。
S w=W m
W p
=
1
6
b m·?m2
1
6
b p·?p2
=S l3
式中：
S w——截面抵抗矩相似常数。
S I=I m
I p
=
1
12
b m·?m3
1
12
b p·?p3
=S l4
式中：
S I——惯性矩相似常数相似常数。
2.质量相似
要求模型与原型结构对应部分质量成比例，质量之比称为质量相似常数。
S m=m m m p
式中：
S m——质量相似常数。
对于具有分布质量部分，用质量密度ρ表示。
Sρ=S m
V
=
S m
l
3
式中：
Sρ——质量密度相似常数。
3.荷载相似
要求模型与原型在各对应点所受的荷载方向一致，大小成比例。
S p=P m
P p
=
A m·?m
A p·?p
=S?·S l2
式中：
S p——集中荷载相似常数。
Sω=S?·S l 式中：
Sω——线荷载相似常数。
S q=S?式中：
S q——面荷载相似常数。
S M=S?·S l3式中：
S M——弯矩或扭矩相似常数。
4.物理相似
要求模型与原型的各相应点的应力和应变、刚度和变形间的关系相似。
S?=?m
p
=
E m·εm
p p
=S E·Sε
Sτ=τm
p
=
G m·γm
p p
=S G·SγSμ=
μm
p
式中：
S?，S E，Sε，S G，Sγ，Sμ——分别代表正应力、弹性模量、正应变、剪应力、剪切模量、剪应变和泊松比的相似常数。
5.时间相似
对于结构的动力问题，在随时间变化的过程中，要求模型与原型在对应时刻进行比较，要求相对应的时间成比例。
S t=t m p
式中：
S t——时间相似常数。
6.边界条件相似
要求模型与原型在与外界接触的区域内的各种条件（支承条件、约束条件和边界上的受力情况等）保持相似。
7.初始条件相似－动力问题
要求模型与原型在初始时刻的运动参数相似。初始几何位置、质点的位移、速度和加速度。模型上的速度、加速度和原型的速度和加速度在对应的位置和对应的时刻保持一定的比例，并且运动方向一致。
二、结构相似定理
1.第一相似定理
彼此相似的现象，以相似常数组成的受现象制约的相似指标等于1或相同文字组成的相似准数为一不变量，就是用已知系统相似来确定相似条件。
以牛顿第二定律为例来说明第一相似定理性质。
对于原型：
F p=m p a p（式2.1）
对于模型：
F m=m m a m（式2.2）
如果模型与原型相似，则各对应物理量成比例：
力相似常数：
F m=S F F p（式2.3）
质量相似常数：
m m=S m m p（式2.4）加速度相似常数：
a m=S a a p（式2.5）
由式2.1、式2.2、式2.3、式2.4、式2.5得：
S F
S m S a
·F p=m p a p（式2.6）
S F
S m S a
=1（式2.7）式2.6和2.7为判别模型与原型是否相似的条件，称为相似指标，若两个物理系统现象相似，则它们的相似指标为1。
由式2.3、式2.4、式2.5、式2.6、式2.7得：
F p m p a p =F m
m m a m
=idem（式2.8）
称这一无量纲量为相似准数，也称相似判决，相似系统相似准数相同，去掉角标，写成一般形式：
π=F
=idem
相似理论与模型试验例题集
相似理论与模拟实验例题
例1 静态应力模型 这是一个弹性模型，可求解静态应力问题。 a、 求导准则 平衡方程： ?σ x + ?τ yx + ?τ zx + X = 0
?x ?y ?z
?τ xy + ?σ y + ?τ zy + Y = 0
?x ?y ?z
?τ xz + ?τ yz + ?σ z + Z = 0
?x ?y ?y
几何方程：
εx
=
?u ?x
γ xy
=
?u ?y
+
?v ?x
物理方程：
[ ] ε x
=
1 E
σx
?
μ (σ
y
+σz)
单值条件：几何相似：
cL
=
x x'
=
y y'
=
L L'
物理相似： 体力相似：
cE
=
E ∑'
cv
=
v v'
cγ
=
X X'
=γ γ'
边界条件：
c = X =Y =Z X X′ Y′ Z′
非定性量（被测量）：
应力：Cσ
= σx
σ
' x
=
L
=
τ τ
xy
' xy
应变： cε
= εx
ε
' x
= εy
ε
' y
= εz
ε
' z
=ε ε'
位移： cδ
=U U'
=V V'
=δ δ'
水工结构静力模型实验指导书
水工结构静力模型实验指导书 河海大学 一、课程性质和目的： （1）水工结构模型试验 所谓水工结构模型试验就是将原型以某一比例关系缩小成模型，然后向该模型施加与原型相关的荷载，根据从模型上获得的信息如应变位移等，通过一定的相似关系推出原型建筑物在应力、变形强度等成果。 （2）进行水工结构模型试验的目的和意义 水工建筑物因其受力特征、几何形状、边界条件等均较复杂，特别是修建在复杂地基上建筑物更为如此，尽管计算机技术和空间有限元等正迅速发展，但目前还不能用理论分析方法完美地解决建筑物的稳定和应力问题，因此模型试验作为一种研究手段则具有重要的意义，可归纳成如几个方面： 1．通过对水工建筑物的模型试验研究可以验证理论设计，国内外大型和重要的水工建筑物的设计，都同时要求进行计算分析和试验分析，以期达到互相验证的目的。 2．通过对原型结构的模拟试验，预测水工建筑物完建后的运行情况以及抵御事故的能力。 3．由于物理模型是对实际结构性态的模拟，在模型上还有可能出现原先未知而又实际存在的某些现象，因此模型试验研究不仅仅是对数理分析方法的验证，而且是获得更丰富切合实际的资料的积极探索，所以进行水工结构模型试验目的也是更好地探索新理论、新材料、新技术、新工艺的一种手段。 （3）结构模型试验研究的主要内容： a.大型水工建筑物的整体应力及变形问题。 b.结构物之间的联合作用问题。 c.地下结构的应力与稳定问题。 d.大坝安全度及破坏机理问题。 e.水工结构的动力特性问题。 f.验证新理论、新方法、新材料、新工艺等。 （4）模型试验的分类方法 ①按建筑物的模拟范围和受力状态分类 a.整体结构模型试验：研究整体建筑物在空间力系作用下的强度或稳定问题。 b.平面结构模型试验：研究结构单位长度断面在平面力系作用下的强度和稳定问题，如重力坝坝段平面结构模型试验就是研究重力坝在水荷载作用下的应力和变形。 c.半整体结构模型试验： ②按作用荷载特性分类 a.静力结构模型试验：研究水工建筑物在静荷载（静水压力、自重、温度等）作用下
结构试验(答案)
建筑结构试验 一、单项选择题 1. 建筑结构试验是以________方式测试有关数据，反映结构或构件的工作性能、承载能力以及相应 的可靠度，为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据。 ( ) A.模拟 B.仿真 C.实验 D.计算 2. 普通钢筋混凝土的密度为（） A．22--23kN/m3 B．23--24 kN/m3 C．24--25 kN/m3 D．25--26 kN/m3 3. 超声回弹综合法法检测混凝土强度时，被检测混凝土强度不应低于（） A．2MPa B．5MPa C．8MPa D．10Mpa 4. 结构试验前，应进行预加载，下列论述哪一项不当（） A.混凝土结构预加载值不可以超过开裂荷载值； B.预应力混凝土结构的预加载值可以超过开裂荷载值； C.钢结构的预加载值可以加至使用荷载值； D.预应力混凝土结构的预加载值可以加至使用荷载值。 5.结构试验时，试件的就位形式最符合实际受力状态而应优先采用的是 ( ) A.正位试验 B.反位试验 C.卧位试验 D.异位试验 6.贴电阻片处的应变为1000με，电阻片的灵敏系数K＝2．0，在这个电阻片上应产生的电阻变化率应是下列哪一个( ) A. 0．2％ B．0．4％ C．0．1％ D．0．3％ 7. 钢结构试验时，持荷时间不少于 ( ) 分钟分钟分钟分钟 8. 非破损检测技术可应用于混凝土、钢材和砖石砌体等各种材料组成的结构构件的结构试验中，该技术 ( ) A.会对结构整体工作性能仅有轻微影响
B.会对结构整体工作性能有较为严重影响 C.可以测定与结构设计有关的影响因素 D.可以测定与结构材料性能有关的各种物理量 9. 在结构动力模型试验中，解决重力失真的方法是 ( ) A．增大重力加速度 B．增加模型尺寸 C．增加模型材料密度 D．增大模型材料的弹性模量 10. 下列哪一点不是低周反复试验的优点 ( ) A．设备比较简单，耗资较少 B．在逐步加载过程中可以停下来仔细观察反复荷载下结构的变形和破坏现象 C．能做比较大型的结构试验及各种类型的结构试验 D．能与任一次确定性的非线性地震反应结果相比 11.在结构抗震动力试验中，下列何种加载方法既能较好地模拟地震又有实现的可能 ( ) A．采用机械式偏心激振器激振 B．采用地震模拟振动台 C．采用炸药爆炸模拟人工地震 D．采用电磁激振器激振 12.当对结构构件进行双向非同步加载时，下列图形反映X轴加载后保持恒载，而Y轴反复加载的是（） 13.钻芯法检测混凝土强度时,芯样直径不得小于骨料最大粒径的 ( ) 倍倍倍倍 14.下列哪种方法施加动力荷载时,没有附加质量的影响 ( ) A.离心力加载法 B.自由落体法
建筑结构模型试验设计
建筑结构模型试验设计 摘要：在工程实践和理论研究中，结构试验的对象大多是实际结构的模型。对于工程结构中的构建或结构的某一局部，如梁、柱、板、墙，有可能进行足尺的结构试验。但对于整体结构，除进行结构现场静动载试验外，受设备能力和经济条件的限制，实验条件下的结构试验大多为缩尺比例的结构模型试验。 关键词：相似理论，静力结构模型设计，动力结构模型设计，热力结构模型设计 模型一般是指按比例制成的小物体，它与另一个通常是更大的物体在形状上精准的相似，模型的性能在一定程度可以代表或反映与它相似的更大物体的性能。 模型试验的理论基础是相似理论。仿照原型结构，按相似理论的基本原则制成的结构模型，它具有原型结构的全部或部分特征。通过实验，得到与模型的力学性能相关的测试数据，根据相似理论，可有模型实验结果推断原型结构的性能。 对于结构模型试验，工程师和研究人员最关心的问题是结构模型试验结果在多大程度上能够反映原型结构的性能。而模型设计是结构模型试验的关键环节。一般情况下，结构模型设计的程序为： （1）分析实验目的和要求，选择模型基本类型。缩尺比例大的模型多为弹性模型，强度模型要求模型材料性能与原材料性能较为接近。 （2）对研究对象进行理论分析，用分析方程或量纲分析法得到相似判据。对于复杂结构，其力学性能常采用数值方法计算，很难得到 解析的方程式，多采用量纲分析法确定相似判据。 （3）确定几何相似常数和结构模型主要部位尺寸。选择模型材料。 （4）根据相似条件确定各相似常数。 （5）分析相似误差，对相似常数进行必要的调整。 （6）根据相似第三定理分析相似模型的单质条件，在结构模型设计阶段，主要关注边界条件和荷载作用点等局部条件。 （7）形成模型设计技术文件，包括结构模型施工图，测点布置图，加载装置图等。 在在上述各步骤中，对结构模型设计和试验影响最大的是结构模型尺寸的确定。通常，模型尺寸确定后，其他因素如模型材料、模型加工方式、试验加载方式、测点布置方案等也基本确定了。 一、静力结构模型设计 1、线弹性模型设计 线弹性性能是工程结构的主要性能之一。不论采用何种结构类型，当结构的应力水平较低时，结构的性能都可以用线弹性理论描述。按照线弹性理论，结构所受荷载与结构产生的形变以及应力之间均为线性关系。对于由同一种材料组成的结构，影响应力大小的因素有荷载F、结构几何尺寸L和材料的泊松比v，于是，应力表达式可写为： =?（F，L，v） 通过量纲分析有
模型试验相似理论研究
模型试验相似理论研究 摘要：文章总结了模型试验中相似理论及相似理论导出方法，分析了相似理论的不足，并通过算例进一步说明了相似理论的运用，对模型试验的发展与运用有一定的意义。 关键词：模型试验；相似理论；导出方法 自然界现象错徐复杂，许多问题依照数学知识尚不能解决。直接的实验方法只能运用在与实验条件完全相同的现象，并且直接实验方法常常仅可得出少数量间的规律，较难抓住现象的全部本质。所以，以相似理论为基础的模型研究方法成为探索自然规律的新方法。模型试验方法是指建立在相似理论基础上的模型试验方法，以相似理论为指导，对特定工程问题进行缩尺研究方法，主要用于模拟工程体在外荷载作用下的变形、稳定等力学效应。 1 基本原理 相似理论研究的是相似现象的性质和确定相似方法。最简单的相似是几何相似，除此之外还有物理相似，例如质量、时间、材料物理学等相似。相似第三定理是相似的充分条件，而相似第一定理、第二定理是相似的必要条件， 1.1 相似第一定理 相似第一定理由法国J.Bertrand建立，为“对相似的现象，其相似指标等于l 或相似准则的数值相同”。当用相似第一定理指导模型研究时，先导出相似准则，再通过模型试验测量出与相似准则有关的全部物理量，计算出相似准则数值，借此推断原型的性能。对于同一准则中的物理量，若满足几何相似，便可找到各物理量相似常数间的比例关系。 1.2 相似第二定理 相似第二定理又称？仔定理，即：“若一系统有n个物理量，其中有m个物理量量纲相互独立，那么这n个物理量可表示成相似准则？仔1，…，？仔n-m 之间的函数关系。”，即：f（？仔1，…，？仔n-m）=0。 对于相似的现象，相似准则都保持同样数值，准则关系也相同。若把某现象的实验结果推断出准则关系式，可推广到与其相似的现象中。以水力学求阻力为例，若作用于光滑球体的阻力R与相对速度V、直径D、流体密度、流体动力粘度相关，求光滑球体所受的阻力R。 此问题共有n=5个物理量，量纲分别为：[R]=[M][L][T-2]；[V]=[L][T-1]； [D]=[L]；[？籽]=[M][L-3]；[？滋]=[M][L-1][T-1]。其中，基本量纲数m=3，无量纲综合量为n-m=2，D、为循环量，建立因次方程：？仔1=Da？籽b？滋cR=[L]a （[M][L-3]）b（[M][L-1][T-1]）c[M][L][T-2]=M0L0T0，解得a=0，b=1，c=-2，
建筑结构试验第五章建筑结构试验设计
《建筑结构试验》第五章建筑结构试验设计 2004-12-28 建筑结构试验设计中应注意的问题 建筑结构试验设计要解决的问题：试件设计应从哪些方面进行考虑？要注意哪些问题？结构试验对试件设计有哪些要求？常用的模型材料有哪些？结构模型相似的三个定理应如何进行理解？如何确定原型与模型的相似条件？量纲分析法确定相似条件的步骤？为什么有时采用不同于设计计算所规定的荷载图式？试验的加载制度包括哪些内容？试验加载程序包括哪几部分内容？观测仪器如何选择，测读时应遵循什么原则？结构试验时应采取哪些安全措施？试验报告要如何书写？ 带着所提出的问题进行有针对性的学习。主要思路如下： 结构试验设计的内容，主要是通过反复研究，确定试验的目的，试验的性质与规模，进行试件设计，选定试验场所，拟定加载与量测方案，设计专用的试验装置和仪表夹具附件以及制订安全技术措施。同时，按试验规模组织试验人员，提出试验经费预算和消耗性器材数量和设备清单。最后在设计规划的基础上提出试验大纲和进度计划。试验工作者对新型的加载设备和测量仪器方面知识准备充分。 一、试件设计 对于试件设计，包括试件的形状，尺寸和数量的选择都要遵循合理可行的规则。 试件设计之所以要注意它的形状，主要是要在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。在从整体结构中取出部分构件单独进行试验时，必须要注意其边界条件的模拟，使其能如实反映该部分结构构件的实际工作，同时要注意有利于试验合理加载。 任一试件的设计，其边界条件的实现与试件安装、加载装置与约束条件等有密切的关系。在整体设计时必须进行周密考虑，才能付诸实施。 结构试验所用试件的尺寸和大小，总体上分为真型（实物或足尺结构）和模型两类。不同情况下选择不同的试件尺寸，采用缩尺或真型试件。必要时要考虑尺寸效应的影响，在满足构造要求的情况下，太大的试件也没有必
混凝土重力坝结构模型试验指导-2013汇总
《水工建筑物》结构模型教学实验重力坝断面结构模型试验 李桂荣 2013-3-22
混凝土重力坝断面结构模型试验 1．模型试验的原理 模型试验的理论基础就是相似原理。我们研究的对象主要是水利和土建工程中的混凝土建筑物及地基。需要通过模型模拟的主要有荷载的类型及大小，建筑物的几何形状和材料的物理力学性能。为了使模型上产生的物理现象与原型相似，模型材料、模型形状和荷载等必须遵循一定的规律，这个规律就是相似原理。 水工结构模型试验要解决的问题，是将原型水工建筑物上的力学现象缩小到模型上，从模型上模拟出与原型相似的力学现象中，量测应力、位移和安全度等，再通过一定的相似关系推算到原型建筑物。模型试验如果能正确地解决模拟问题，同时又采用了精确的量测方法，则其所得成果就可能较好地反映原型的实际情况。 2.试验任务 对所取坝段的断面结构模型进行一次应力试验，提供大坝在上游正常蓄水位作用下的坝基面上应力的分布和坝体位移变化情况的试验成果。 3．原型的基本资料： 坝型为混凝土实体重力坝，坝高为81m，坝顶宽12m，坝底宽60m，下游坝坡1：0.75。坝体混凝土弹性模量E1=19200Mpa,坝基岩体弹性模量E2=19200Mpa，E3=11600Mpa，基岩材料分布图4-1。混凝土与基岩材料的泊松比均为μ1=μ2=0.2，坝体混凝土容重3 r ,上游正常蓄水位78m。 KN 24m / 4.模型设计 4.1相似常数 根据线弹性模型的相似要求结合本次试验，原型（P）与模型（M）各物理量之间保持下列相似关系： 几何比尺：C L=L P/L M=100 弹性模量比尺：C E=E P/E M=6
相似理论与结构模型试验
一、相似理论与结构模型试验 相似理论主要应用于指导模型试验，确定“模型”与“原型”的相似程度、等级等。随着计算机技术的进步，相似理论不但成为物理模型试验的理论而继续存在，而且进一步扩大应用范围和领域，成为计算机“仿真”等领域指导性理论。 相似理论是说明自然界和工程中各相似现象相似原理的学说。在结构模型试验研究中，只有模型和原型保持相似，才能由模型试验结果推算出原型结构的相应结果。结构模型中的“相似”主要是指原型结构和模型结构的主要物理量相同或成比例。常需要满足的相似条件有：几何相似、质量相似、荷载相似、物理相似、时间相似和边界初始条件相似。 1.几何相似 模型与原结构之间所对应部分的尺寸成比例，模型比例即为几何相似常数。 S l=l m p = b m p = ?m p 式中： S l——几何相似常数； l、b、?——结构的长、宽、高三个方向的线性尺寸； m、p——分别代表模型和原型。 对一矩形截面，模型和原型结构的面积相似常数、截面抵抗矩相似常数和惯性矩相似常数分别为： S A=A m p = ?m·b m p p =S l2 式中： S A——面积相似常数。 S w=W m W p = 1 6 b m·?m2 1 6 b p·?p2 =S l3 式中： S w——截面抵抗矩相似常数。
S I=I m I p = 1 12 b m·?m3 1 12 b p·?p3 =S l4 式中： S I——惯性矩相似常数相似常数。 2.质量相似 要求模型与原型结构对应部分质量成比例，质量之比称为质量相似常数。 S m=m m m p 式中： S m——质量相似常数。 对于具有分布质量部分，用质量密度ρ表示。 Sρ=S m V = S m l 3 式中： Sρ——质量密度相似常数。 3.荷载相似 要求模型与原型在各对应点所受的荷载方向一致，大小成比例。 S p=P m P p = A m·?m A p·?p =S?·S l2 式中： S p——集中荷载相似常数。 Sω=S?·S l 式中： Sω——线荷载相似常数。 S q=S?式中： S q——面荷载相似常数。 S M=S?·S l3式中： S M——弯矩或扭矩相似常数。
建筑结构模型试验设计
建 摘要：在工程实践和理论研究中，结构试验的对象大多是实际结构的模型。对于工程结构中的构建或结构的某一局部，如梁、柱、板、墙，有可能进行足尺的结构试验。但对于整体结构，除进行结构现场静动载试验外，受设备能力和经济条件的限制，实验条件下的结构试验大多为缩尺比例的结构模型试验。 关键词：相似理论，静力结构模型设计，动力结构模型设计，热力结构模型设计 模型一般是指按比例制成的小物体，它与另一个通常是更大的物体在形状上精准的相似，模型的性能在一定程度可以代表或反映与它相似的更大物体的性能。 模型试验的理论基础是相似理论。仿照原型结构，按相似理论的基本原则制成的结构模型，它具有原型结构的全部或部分特征。通过实验，得到与模型的力学性能相关的测试数据，根据相似理论，可有模型实验结果推断原型结构的性能。 对于结构模型试验，工程师和研究人员最关心的问题是结构模型试验结果在多大程度上能够反映原型结构的性能。而模型设计是结构模型试验的关键环节。一般情况下，结构模型设计的程序为： （1）分析实验目的和要求，选择模型基本类型。缩尺比例大的模型多为弹性模型，强度模型要求模型材料性能与原材料性能较为接近。 （2）对研究对象进行理论分析，用分析方程或量纲分析法得到相似判据。对于复杂结构，其力学性能常采用数值方法计算，很难得到 解析的方程式，多采用量纲分析法确定相似判据。 （3）确定几何相似常数和结构模型主要部位尺寸。选择模型材料。 （4）根据相似条件确定各相似常数。 （5）分析相似误差，对相似常数进行必要的调整。 （6）根据相似第三定理分析相似模型的单质条件，在结构模型设计阶段，主要关注边界条件和荷载作用点等局部条件。 （7）形成模型设计技术文件，包括结构模型施工图，测点布置图，加载装置图等。 在在上述各步骤中，对结构模型设计和试验影响最大的是结构模型尺寸的确定。通常，模型尺寸确定后，其他因素如模型材料、模型加工方式、试验加载方式、测点布置方案等也基本确定了。 一、静力结构模型设计 1、线弹性模型设计 线弹性性能是工程结构的主要性能之一。不论采用何种结构类型，当结构的应力水平较低时，结构的性能都可以用线弹性理论描述。按照线弹性理论，结构所受荷载与结构产生的形变以及应力之间均为线性关系。对于由同一种材料组成的结构，影响应力大小的因素有荷载F、结构几何尺寸L和材料的泊松比v，于是，应力表达式可写为： =?（F，L，v） 通过量纲分析有
结构模型试验设计
结构模型试验设计 在工程实践和理沦研究中.结构试验的对象大多是实际结构的模型。对于工程结构中的构件或结构的某一局部，如梁、柱、板、墙，有可能进行足尺的结构试验。但对于整体结构，除进行结构现场静动载试验外，受设备能力和经济条件的限制，实验室条件下的结构试验大多为缩尺比例的结构模型试验。 结构模型试验是工程结构设计和理论研究的主要手段之一在结构设计规范中，对各种各样的结构分析方法做出了规定。例如，线弹性分析方法，考虑塑性内力重分布的方法，塑性极限分析方法，非线性分析方法和试验分析方法等。其中，试验分析方法在概念上与计算分析方法有较大的差别。试验分析方法通过结构试验(其中主要是结构模型试验)，得到体形复杂或受力状况特殊的结构或结构一部分的内力、变形、动力特性、破坏形态等，为结构设计或复核提供依据。应但指出，电子计算机的飞速发展，基于计算机的结构分析方法已经能够解决很多复杂的结构分析问题，但结构模型试验仍有不可替代的地位，并广泛应用于工程实践中。模型一般是指按比例制成的小物体，它与另一个通常是更大的物体在形状上精确的相似，模型的性能在一定程度可以代表或反映与它相似的更大物体的性能。 模型试验的理论基础是相似理论。仿照原型结构，按相似理论的基本原则制成的结构模型，它具有原型结构的全部或部分特征。通过试验，得到与模型的力学性能相关的测试数据根据相似理论，可由模型试验结果推断原型结构的性能。 对于结构模型试验,工程师和研究人员最关心的问题是结构模型试验结果在多大程度上能够反映原型结构的性能。而模型设计是结构模型试验的关键环节。 一般情况下，结构模型设计的程序为: (1)分析试验目的和要求，选择模型基本类型。缩尺比例大的模型多为弹性模型，强度模型要求模型材料性能与原型材料性能较为接近。 (2)对研究对象进行理论分析，用分析方程法或量纲分析法得到相似判据。对于复杂结构，其力学性能常采用数值方法计算，很难得到解析的方程式，多采用量纲分析法确定相似判据。 （3）确定几何相似常数和结构模型主要部位尺寸。选择模型材料。 （4）根据相似条件确定各相似常数。 （5）分析相似误差，对相似常数进行必要的调整。 （6）根据相似第三定理分析相似模型的单值条件，在结构模型设计阶段，主要关注边界条件和荷载作用点等局部条件。相似理论是模型试验的基础。进行结构模型试验的目的是试图从模型试验的结果分析预测原型结构的性能，相似性要求将模型结构和原型结构联系起来。 （7）形成模型设计技术文件，包括结构模型施工图，测点布置图，加载装置图等。