模型试验基础
模型试验
2.2.4.时间相似
对结构的动力问题，在随时间变化的过程 中，要求结构模型和原型在对应的时刻进行比 较，要求相对应的时间成比例。虽然不直接采 用St时间相似常数，但速度，加速度等物理量 都与时间有关，按相似要求它们在模型与原型 中应成比例。
2.2.5.边界条件和初始条件
在材料力学和弹性力学中，常用微分方程 描述结构的变形和内力，边界条件和初始条件 是求微分方程的必要条件。原型与模型采用相 同组微分方程和边界条件及初始条件描述。
3、模型设计
•
1 1 ~ 200 50 1 1 ~ 30 10
1 25
1 1 ~ 100 50
1 1 ~ 20 4 1 1 ~ 20 4 1 1 ~ 10 4
1 25
1 400
1 1 ~ 300 50
1 75
3、模型设计
模型尺寸不准确是引起模型误差的主要原因之 一。模型尺寸的允许误差范围和原结构的允许误 差范围一样，为5%，但由于模型的几何尺寸小， 允许制作偏差的绝对值就较小，在制作模型时对 其尺寸应倍加注意。 模板对模型尺寸有重要的影响，制作模型板 的材料应体积稳定，不随温度、湿度而变化。有 机玻璃是较好的模板材料，为了降低费用，也可 用表面覆有塑料的木材做模型，型铝也是常用的 模板材料，它和有机玻璃配合使用相当方便。
（三）体力加载 在结构模型试验中，体力是一项重要的荷载 ，它是指结构、基础结构及其地基岩土的自重。
5、模型制作与加载方法
通常施加体力的方法有： ①、用分散集中载荷代替自重 ②、用面力代替体力的方法 ③、选高容重、低强度模型材料。 （四）预应力加载 对于预应力钢筋砼或其它预应力结构，预应力 产生的载荷在模型在施加的方法一般有两种。一 是采用锚头和张拉设备；另一种方法是施加外载 ，但应在弹性范围内。
流体力学4-3.4相似定理
5. 马赫准则 Ma（表面张力） Mach number
在高速气流中，存在着 弹性力和惯性力的关系
FEp I p FEm Im
FE=El2 E=ρa2
I=ρl 2v2 FE= ρl2a2
pl
2 p
v2p
pl
p2a
2 p
mlm2 vm2 mlm2 am2
vp vm ap am
Map = Mam
适用范围：水流阻力即粘滞力起主要作用的流体流动， 如层流状态下的管道、隧洞中的有压流动和 潜体绕流问题等。
2.弗劳德准则 Fr（重力）
考虑原型与模型之间重力与惯性力的关系
G gl3
I l22
Gp Ip
Gm Im
2 p
m2
g plp gmlm
Fr Fr 2
# 对于非恒定流动，还要满足初始条件相似； 而对于恒定流动，无需初始条件相似。
流动相似的进一步解释：
边界条件和初始条件相似以及几何相似是流动
相似的前提与依据；
动力相似是决定流体运动相似的主导因素；
运动相似是几何相似和动力相似的最终表现，是
流动相似的目标；
凡流动相似的原型与模型流动，必然同 时满足几何相似、动力相似和运动相似。
考虑原型与模型之间压力与惯性力的关系
P pl2
I l22
Pp I p
Pm Im
pp pm
p
2 p
mm2
Eup
Eum
p
2
欧拉数（Euler number）表征压力与惯性力之比。 两相似流动，压力起主要作用时，欧拉数相等。
由于压力通常是待求量，这样只要粘滞力、重力 相似，压力将自行相似。换言之，当雷诺准则、弗劳 德准则成立，欧拉准则可自行成立。
模型试验的理论与方法
模型试验的理论与方法
模型试验的理论与方法是指在科学研究中利用模型进行实验的理论基础和实施方法。
具体来说，模型试验的理论包括模型建立的原理、模型与实际系统之间的关系以及模型的精度等方面；而方法则包括模型建立的步骤、实验数据收集与处理的方法、模型验证的方法等。
模型试验的理论基础主要是基于数学建模的原理，在研究对象的基础上，通过建立数学模型来描述对象的特性和规律。
模型的选择要考虑到数学模型与实际系统之间的准确性和可行性，以及对研究目标的适用性。
理论上，模型试验可以分为物理模型试验和数学模型试验两种形式，物理模型试验通过构建实际物理模型来观测和测量模型行为；数学模型试验则使用数学模型进行仿真和优化。
在实施模型试验时，需要考虑以下几个方面的方法：首先是模型建立的方法，包括确定模型类型、定义变量和参数、建立方程和模型结构等；其次是模型验证的方法，常用的方法包括比较模型输出与实际观测数据的差异、进行敏感性分析和误差分析等；再次是实验数据的收集与处理的方法，包括选择合适的实验设计、采集和整理数据、进行统计分析等；最后是模型应用的方法，包括使用模型进行预测、优化和控制等。
总之，模型试验的理论与方法是科学研究中利用模型进行实验的理论基础和实施方法，在进行模型试验时需要根据研究目标和实际情况选择合适的模型类型和方
法，并进行模型验证和实验数据处理，以得出科学结论和应用成果。
建筑结构试验课件：结构模型试验
二、模型试验的理论基础
二、模型试验的理论基础
模型试验的理论基础是相似原理和量纲分析。相 似是指模型结构和原型结构的主要物理量或物理 过程相似。相似原理是指模型设计时需与原型结 构保持相似，包括过程相似、几何相似、质量相 似、荷载相似、应力与应变相似、时间相似、边 界条件和初始条件相似等，才能根据模型试验的 数据和结果推算出原型结构的数据和结果。
具有分布质量的试件，用密度表示更合适：
S
m p
Sρ：称为密度相似常数
密度相似常数可由质量相似常数和几何相似常数 表达：
S
Sm Sl3
二、模型试验的理论基础
c 荷载相似：荷载相似要求模型和原型在对应部位 所受的荷载大小成比例，方向相同。
Sp
pm pp
Am m Ap p
S Sl2
Sw S Sl
Sq S SM S Sl3
✓定量试验 通过模型试验直接得到原型结构的性能指标是模 型试验的主要目的
一、 概述
4. 按试验加载方法 ✓静力模型试验 ✓动力模型试验 ✓拟静力模型试验 ✓拟动力模型试验
5. 按模型试验模拟的受力复杂程度 ✓截面模型试验或节段模型试验 ✓局部模型试验 ✓整体模型
一、 概述
模型试验的特点
1. 经济性好 几何尺寸按比例缩小，可取原型结构的1/6~1/2， 有时可取1/20~1/10或者更小。模型制作容易， 装拆方便，节省材料、劳动力、时间和空间，并 且同一个模型可进行多个不同目的的试验。大幅 度降低加载设备的容量和使用。
二、模型试验的理论基础
2. 相似指标
两个系统中的相似常数之间的关系称为相似指标。
Pp
Pm
hp
hm
lp
bp
剑桥模型的试验基础和基本假定
剑桥模型的试验基础和基本假定
剑桥模型是一种经济增长模型，基于一些试验基础和基本假设来解释和预测国家或地区的经济增长情况。
试验基础：
1. 增长率的稳定性：剑桥模型假定，国家或地区的经济增长率是相对稳定的，而不会出现过大的波动。
基本假设：
1. 增长率取决于投资：该模型假设经济增长率取决于投资的水平。
高投资水平通常会促进经济增长，而低投资水平可能导致经济增长缓慢。
2. 边际收益递减：该模型假设投资的边际收益是递减的。
这意味着随着投资增加，每额外增加的投资所带来的经济增长效果会逐渐减小。
3. 均衡状态：剑桥模型假设经济增长在达到一个均衡状态后会趋于稳定。
在该状态下，投资和储蓄之间的平衡会导致经济增长率保持相对稳定。
4. 储蓄倾向稳定：模型假设个人或家庭的储蓄倾向是相对稳定的，不会受到经济波动等因素的显著影响。
通过以上试验基础和基本假设，剑桥模型可以对经济增长进行定量分析，并推导出投资、储蓄和经济增长之间的关系。
这有
助于政策制定者和经济分析师理解和预测不同经济体的增长动态，并为经济政策的制定提供依据。
第十讲 模型试验
例 (1)首先列出弹性力学模型相关参数表达式：
f ( , , E, , x, x,l , ) 0
上式中参数总数p的值为8，基本量纲数目为r=2,(静力学问题，基本量 纲为L，M)，根据π定理，独立的π项有6个。 (2)选出体力X和长度l作为基本量群的物理量，它们的量纲是r:FL-3, l:L 满足相互独立，基本量纲至少出现一次的原则。
§6－3结构模型试验
一、原理 结构模型试验是采用与实体结构相同的材料制作的，几 何尺寸按一定比例缩小的结构模型进行的力学试验。 由于制作模型的材料与原型的材料相同，故有：
且不计体力，故不受Cσ=ClCx的约束，即Cl可任选， 但需CE=Cσ，则模型与原型的强度、弹性模量、泊松比、 粘结力、内摩擦角都相同。
要使此式成为无量纲参数，则必须 解得 故有：
同理可得：
根据两个力学现象相似则相似判据相等，有：
或：
上述结论与根据弹性力学基本方程导出的相似判据 是一致的。
三、单值条件 两个力学模型相似的必要和充分条件是： ★无量纲函数或相似判据不变; ★单值条件相似。 单值条件为： 1)原型和模型的几何条件相似； 2)在所研究的过程中具有显著意义的物理常数成比例； 3)两个系统的初始状态相似；（岩体结构） 4)在研究期间两个系统的边界条件相似。（平面应变问题） 定性模型的相似比一般取100～200，定量模型的相似比一般 取10～50。
【材料合适的配合比】 在混合材料中掺入少量添加剂可以改善相似材料的某些性质 ： 1) 加入硅藻土可改变相似材料的水膏比，使其软硬适中，便 于制作和测试； 2) 加入砂土可提高相似材料的强度和弹性模量； 3) 加入橡皮泥可以提高相似材料的变形性； 4) 加入钡粉可以增加相似材料的容重等。 选择时，参考已有的配方和经验是最为合算的。
相似原理和模型试验基础.
(6) 功的比尺 当 1 时
7.功率比尺 当 1 时
W F L L
W L
P
F L t
L L 2
L 1
P
1 L
31
三、 惯性力相似准则 要使两个流动的当地惯性力
作用相似，则它们的斯特劳哈尔数 必须相等，这称为惯性力相似准则， 也称为斯特劳哈尔准则。 四、 弹性力准则
q P1 qM1
qP2 qM 2
qPn qMn
显然，没有必要把每一点处同名物理量之比一一列
出，仅需着眼于某一个 qr 就足够了，这个 qr 称为特征值或代表值。以后对于各种具体属性的物
理量，如长度L、时间t、力F等,除非预先说明，一
般就认为是它们是特征值或代表值。
4
三． 基本比尺和导出比尺 相似比尺是两个系统相应物理量之比，那么
7
原型：Prototype
模型：Model
为便于讨论，规定：
以λ 表示其原型量和模型量的比尺，而 物理量下标 P 、M 则分别表示原型量和模型量。
流动相似
几何相似 运动相似 动力相似
8
１、几何相似
几何相似是指原型与模型保持几何形状和几何尺寸相似， 也就是原型和模型的任何一个相应线性长度保持一定的比例关 系。
v g 2 L
1 g
v 2 L
（2）若按佛汝得准则设计模型
FrP
FrM
vP2 g P LP
vM2 g M LM
vP2 g P LP
vM2 g M LM
v2
gL
28
阻力相似，上两式同时成立。联立可得
模型试验技术
模型试验技术模型试验技术是一种在实验室或控制环境下对特定系统或物理现象进行研究和分析的方法。
它通过构建逼真的物理或数学模型，模拟实际的工作条件和环境，以便获得准确的数据和可靠的结果。
模型试验技术在各个领域，包括工程、科学、医学等方面得到广泛应用，其重要性与日俱增。
一、模型试验技术的概述模型试验技术是一种重要的研究方法，能够在较低成本和时间下获得实际系统的有效信息。
通过构建模型，我们可以更好地理解和分析复杂的现象，并为实际应用提供科学依据。
模型试验可以是物理模型，也可以是数学模型，通过调整其参数和环境条件，可以模拟出各种不同的情况和结果。
二、模型试验技术的应用领域1. 工程领域：在建筑、桥梁、航空航天等工程领域，模型试验技术被广泛用于评估结构的强度、稳定性和耐久性等性能。
通过模型试验，工程师可以提前发现并解决潜在的问题，从而确保实际工程项目的安全和可靠性。
2. 科学领域：物理学、化学、生物学等科学研究需要通过模型试验技术来验证理论模型的准确性。
例如，天文学家利用天体模型进行天体运动的模拟研究，生物学家通过动物模型研究生态系统和生物进化等。
3. 医学领域：模型试验技术在医学研究和临床实践中发挥着重要作用。
通过模型试验，医生和研究人员可以研究疾病的机理、药物的疗效和手术的效果等。
特别是在新药研发和手术技术改进方面，模型试验技术对于提高治疗效果和减少风险具有重要意义。
三、模型试验技术的优势和挑战1. 优势：模型试验技术具有成本低、周期短、可重复性好等优势。
通过模型试验，我们可以在相对较小的范围内对系统进行研究，并准确地控制各种实验参数。
模型试验还能够减少对真实系统的干扰和风险，为实际应用提供可靠的数据和依据。
2. 挑战：模型试验技术也面临一些挑战，例如模型与真实系统之间的差异、缩放效应、环境条件的模拟等。
为了保证模型试验的准确性和可靠性，我们需要进行严密的实验设计和数据分析，并不断改进模型的精度和可靠性。
模型试验基本原理
模型试验基本原理：要使模型产生与原型相似的物理现象，必须使模型材料、模型形状和荷载等遵循相似原理。
对于地质力学模型试验，除要求模型与原型的平衡方程、相容方程、几何方程、物理方程和边界条件需完全一致外，还要求模型与原型的应变相同、模型材料与原型岩土体的强度准则和应力应变关系全过程曲线相似。
因此，模型的几何尺寸、边界条件及作用荷载、模型材料的容重、强度及变形特性等方面均须满足相似原理。
根据相似原理，地质力学模型试验应满足下列相似判据：l C C C c R C t R C C C C E C C t C c C C C f C C C lC C C ====-===========δπσσεεεϕεμγσ,,10,1式中σC 为应力相似常数，l C 为几何相似常数，γC 为容重相似常数，μC 为泊松比相似常数，εC 为应变相似常数，f C 为摩擦系数相似常数，ϕC 为内摩擦角相似常数，0εC 为残余应变相似常数，c C ε为单轴极限压应变相似常数，t C ε为单轴极限拉应变相似常数，E C 为弹性模量相似常数，C C 为内聚力相似常数，-σC 为边界应力相似常数，t R C 为抗拉强度相似常数，c RC 为抗压强度相似常数，πC 为抗剪强度相似常数，δC 为位移相似常数。
在实际应用中，全部相似判据都满足的完全相似模型是很难获得的，只能使 模型满足主要的相似判据。
模拟范围、相似比：正确地选择模型比例尺或几何相似常数l C 是十分重要的，它直接关系到：（1）试验的精度；（2）制作模型的工作量和经济指标；（3）寻找合适的模型材料的难易程度；（4）实验室现有的模型试验设备、测试技术和试验技术；（5）模拟范围等五个方面。
土体边界条件的考虑：边坡作为一种半无限体，理论上是没有边界的，但在振动台试验中，只能将模型土盛在有限尺寸的容器内。
这样，由于其边界上的波动反射以及体系振动形态的变化将会给试验结果带来一定的误差，即所谓“模型箱效应”。
第8章 模型试验
2
3
模型设计的相似原理
相似条件的确定方法
建筑结构试验
8.2.1 模型的相似要求和相似常数
（1）几何相似
（2）质量相似
建筑结构试验
8.2.1 模型的相似要求和相似常数
（3）荷载相似
建筑结构试验
8.2.1 模型的相似要求和相似常数
（4）物理相似
（5）时间相似 （6）边界条件相似和初始条件相似
（7）初始条件相似
1
模型的相似要求和似条件的确定方法
建筑结构试验
8.3.1 结构模型设计的程序
①明确分析试验的目的和要求，选择适当的模型基本类型 及模型制作材料
②对研究对象进行理论分析，用方程式分析法或量纲分析
法确定相似条件 ③确定模型结构的几何尺寸 ④根据相似条件，检查结构模型与原结构模型的相似情况 ⑤形成模型设计技术文件
8.4.1 模型材料的选择
（1）模型结构材料应保证相似要求 （2）模型材料需保证测量精度的要求
（3）模型材料性能稳定
（4）模型材料应便于加工和制作
建筑结构试验
8.4.2 常用的几种模型材料
（1）金属
（2）塑料 （3）石膏 （4）水泥砂浆 （5）细石混凝土
（6）模型用钢筋
建筑结构试验
8.4.3 模型试验应注意的问题
建筑结构试验
8.3.1 结构模型设计的程序
建筑结构试验
8.3.2 静力结构模型设计
（1）线弹性模型设计
（2）非线性结构模型设计 （3）钢筋混凝土强度模型设计
建筑结构试验
8.3.2 静力结构模型设计
建筑结构试验
8.3.3 动力结构模型设计
建筑结构试验
8.3.3 动力结构模型设计
模型试验基本原理
模型试验基本原理模型试验是指利用模型装置对实际问题进行缩尺模拟试验的一种方法，通过模型实验可以研究、预测和评估实际问题的各种特性和性能，以及寻求解决问题的方法。
模型试验的基本原理包括几何相似原理、动力相似原理和相似系数原理。
1.几何相似原理几何相似是指模型和实际问题之间的几何形状和尺寸上具有相似性。
按照几何相似原理，模型的尺寸和实际问题之间需要保持一定的比例关系。
例如，水利工程中的水闸或堤坝的模型试验，模型的尺寸通常要缩小到实际问题的1/10或1/100，控制各个构件的尺寸比例保持一致。
2.动力相似原理动力相似是指模型试验过程中主要的力学特性和动态行为与实际问题的相似性。
按照动力相似原理，模型和实际问题之间需要保持一定的物理量比例关系，如力、速度、加速度等。
这样可以使模型试验的动力特性对应到实际问题中，研究问题时所得到的结果可以推广到实际问题中。
3.相似系数原理相似系数是指模型和实际问题之间的各种物理量相互之间的比例关系。
根据相似系数原理，物理量之间的比例关系可以表示为一组相似系数，对于不同的物理量可以有不同的相似系数。
通常情况下，相似系数包括长度比例系数、速度比例系数、密度比例系数、黏性比例系数等。
通过确定合适的相似系数，可以保证模型试验中的各种物理量之间的比例关系与实际问题保持一致。
模型试验的基本过程包括设计模型、制作模型、试验准备、试验操作和结果分析等阶段。
在设计模型阶段，需要根据实际问题的要求确定模型的尺寸、材料和结构等；制作模型阶段需要按照设计要求制作出符合几何和动力相似原理的模型；在试验准备和试验操作阶段，需要按照实验计划和方法进行试验前的准备工作，包括设置试验装置、调整实验参数等；在试验过程中，需要记录和采集各种数据和结果，以便进行后续的分析和评估。
总之，模型试验是一种对实际问题进行缩尺模拟试验的方法，基于几何相似、动力相似和相似系数原理，通过设计模型、制作模型、试验准备、试验操作和结果分析等阶段，可以研究和评估实际问题的各种特性和性能，以及寻求解决问题的方法。
结构动力模型试验相似理论及其验证
结构动力模型试验相似理论及其验证一、本文概述《结构动力模型试验相似理论及其验证》这篇文章主要探讨结构动力模型试验中的相似理论及其应用。
结构动力模型试验是土木工程领域常用的一种研究方法，通过构建实际结构的小比例模型，在实验室环境下模拟结构在动力荷载作用下的响应，以研究结构的动力性能和抗震性能。
相似理论作为结构动力模型试验的基础，为模型设计和试验结果的解读提供了重要的理论依据。
本文首先介绍了结构动力模型试验的基本原理和方法，阐述了相似理论在模型设计中的重要性和必要性。
接着，文章详细阐述了相似理论的基本概念和原则，包括几何相似、运动相似、动力相似等方面，为后续的模型设计和试验验证提供了理论基础。
在此基础上，文章通过具体的案例分析和试验验证，探讨了相似理论在结构动力模型试验中的应用。
通过对不同比例模型的试验结果进行对比分析，验证了相似理论的正确性和有效性。
文章还探讨了相似理论在实际应用中的限制和影响因素，提出了相应的改进措施和建议。
本文旨在深入探讨结构动力模型试验中的相似理论及其应用，为土木工程领域的相关研究提供有益的参考和借鉴。
通过本文的研究，可以更好地理解和应用相似理论，提高结构动力模型试验的准确性和可靠性，为土木工程结构的动力性能分析和抗震设计提供有力的支持。
二、相似理论基础相似理论是结构动力模型试验的理论基础，其核心在于通过构建与实际结构在几何、材料、边界条件等方面相似的模型，以预测实际结构的动力行为。
该理论建立在量纲分析的基础之上，通过导出相似准则，为模型设计和试验条件的确定提供了指导。
在相似理论中，相似准则是判断模型与实际结构是否相似的关键。
这些准则包括几何相似、运动相似、动力相似等。
几何相似要求模型与实际结构在尺寸上具有相似的比例；运动相似则要求模型与实际结构在对应点的运动轨迹相似；动力相似则要求模型与实际结构在受力、变形、加速度等方面具有相似的特性。
为了实现这些相似准则，需要在模型设计和制作过程中，对材料的物理性能、加载条件、边界约束等进行控制。
涡流阻抗的介绍
涡流试验相似律和复阻抗平面图1 涡流试验相似律及模型实验1、涡流试验相似律：两个大小不同的被检物体，如果频率比相同，那么它们相同部位的有效磁导率eff U 是相同的，而其场强和涡流分布也是相同的。
其相似条件为2211112222r r f d f d μσμσ= （3-3-27）式中，1f 、2f 分别为对试件1和试件2进行试验时所用的试验频率。
2、涡流试验相似律是进行模型试验的基础。
2 复阻抗平面图1、含圆柱导体的长直载流螺线管的阻抗图：1）单位长度上的线圈归一化感应电动势为：1r eff εηημμε=-+（3-3-33） 式中，22a bη=称为线圈的填充系数。
对于有厚度21()b b -的线圈，2b 应为2eff b ： 2221122eff b b bb b =++ （3-3-34）2）单位长度上的阻抗： 螺线管空载时，考虑到00H nI = ，则长度单位上的阻抗为：222000000000j j j n b H U Z n b L H I I nεωμπωμπω==-=-=-=- （3-3-35） 式中，2200L n b μπ=为空载时单位长度上的电感量。
螺线管空载时，利用有效磁导率的等效概念，则单位长度上的阻抗为：20000j r U Z n H Inεωμμ==- （3-3-36）单位长度上的归一化阻抗为：1r eff Z Z ηημμ=-+ （3-3-37） 由式（3-3-33）和式（3-3-37）可以看出，穿过式螺线管检测线圈的归一化感应电动势（或电压）与归一化阻抗有相同的表达式，且与有效磁导率e f f μ密切相关，令j ,j r i Z R L U U U ω=+=+由式（3-3-31）及式（3-3-36），可得：()001i r eff real U L U L ωηημμω==-- （3-3-38）()00r r eff imag U R U L ημμω== （3-3-39） 当1,1r μη==时，有：00eff Z U Z U μ== （3-3-40） ()00i eff real U L L U ωμω== （3-3-41）()00r eff imag U R L U μω== （3-3-42） 可见，对于含非铁磁性金属圆柱体穿过式线圈，在填充系数等于1的条件下，单位长度上的归一化复阻抗或复电压平面图就是有效磁导率的复平面图，即图3-3-5。
桥梁模型试验
桥梁模型试验引言桥梁是连接两个地点之间的重要交通设施。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，工程师和设计师在建造之前进行桥梁模型试验。
这些试验旨在模拟桥梁在真实环境中的受力情况，并评估其结构的强度和稳定性。
本文将介绍桥梁模型试验的重要性、试验过程以及结果的分析。
试验目的与重要性桥梁模型试验的主要目的是验证设计原理、评估结构可靠性以及指导工程建设。
通过模型试验，我们可以了解桥梁在不同荷载下的行为，确定其结构的稳定性和强度。
这些试验还可以发现设计中的漏洞和问题，为完善设计提供指导和建议。
试验过程1. 桥梁模型制作桥梁模型制作是模型试验的第一步。
通常，模型是按比例缩小的桥梁，采用各种材料如木材、金属和钢筋混凝土制成。
制作过程需要保证模型的准确性和可重复性，以便进行多次试验。
2. 荷载施加在模型试验中，不同的荷载将施加在桥梁模型上，以模拟真实桥梁的受力情况。
常见的荷载包括静态荷载、动态荷载和温度荷载。
荷载的选择需要根据实际应用场景进行，并且需要在试验过程中进行逐步增加以模拟桥梁的实际使用情况。
3. 结构观测与数据采集在试验过程中，需要对桥梁模型进行实时观测和数据采集。
常见的观测方法包括应变计测量、位移测量和振动测量等。
通过这些观测数据，可以分析桥梁在荷载作用下的变形、应力分布和动力响应等参数。
结果分析与应用试验完成后，需要对观测数据进行分析和处理。
通过对试验结果的分析，可以评估桥梁结构的可靠性和强度。
如果模型试验结果符合设计要求，则可以进行大型桥梁的建设。
如果存在问题或不足之处，可以通过进一步的改进和优化来提高桥梁的结构性能。
桥梁模型试验在工程领域中的应用非常广泛。
它不仅可以用于各种类型的桥梁设计，还可以用于新材料和新工艺的验证。
通过模型试验，我们可以更好地理解桥梁结构的行为，为实际工程建设提供可靠的依据。
结论桥梁模型试验是保证桥梁安全可靠性的重要手段之一。
通过模拟桥梁在真实环境下的受力情况，我们可以评估桥梁结构的强度和稳定性。
混凝土重力坝结构模型试验指导-2013.
《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E 1=19200Mpa,坝基岩体弹性模量E 2=19200Mpa ，E 3=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3/24m KN r ,上游正常蓄水位78m 。
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容重比尺：Cγ=γP/γM= Cσ/ C L应变比尺：Cε=εP/εM=1应力比尺：Cσ=σP/σM=6位移比尺：Cδ=δP/δM=100泊松比比尺：Cμ=μP/μM=14.2相似模型本次试验的模型材料采用石膏材料，模型是根据相似要求将石膏粉和水按照不同的比例浇注成块体，经过烘干、加工、制作而成。
冷模
固定床中的传递过程：
1.床层空隙率 表征床层结构的主要参数为床层空隙率ε。固定床中同一横截面积 上的空隙率是不均匀的，对于粒度均一的颗粒所构成的床层，在于器壁 距离为1~2倍颗粒直径处，空隙率最大，床层中心较小，这种影响，叫 做壁效应。 2.床层压降 在固定床反应器中，流体通过分布板均布后，在床层内的孔道中 流动，这些孔道相互交错联通，而且是弯弯曲曲的，这些孔道的几何形 状相差很大，其横截面积既不规则也不相等。床层各个横截面积上孔道 的数目并不一定相同。流过床层的流体，其径向流速分布也是不均匀的 。从床层中心处算起，随着径向位臵的增大，流速增加，在离器壁的距 离等于1~2倍颗粒直径处，流速最大，然后随径向位臵的增大而降低， 至壁面处为0。
• 总之，由于固定床、流化床、气流床、填料塔、板式塔在流体均布和 苛刻条件下的传递过程无法采用准确而统一的数学方法进行描述，因 此，化学工艺过程中的传递规律是化工过程开发必不可少、无法回避 的技术内容，只有准确得到该工艺的传递规律，才能与化学反应规律 组合形成过程研究的技术成果，才能为工程研究提供基础设计数据。 这也 是必须进行大型冷模试验的客观依据。
是否化工过程开发都必须建设冷模装置，进行冷模实验？？
下述情况可以免去： 1.文献已经提供完整可信的资料，开发者据此可以形成设计与放大依据 2.借鉴已有工业装置经验，开发者可以提出设计与放大依据。但如果这 种经验是综合的，则导入逐级经验放大路线中 3.开发对象简单，容易驾驭，例如反应器内流体流动属活塞流、全混流 理想流型这类流动规律以掌握，或传递规律对反应结果没什么影响的 开发对象 4.用数学方法或其他物理模拟提供的成果足以描述传递过程
• 三相鼓泡淤浆床反应器流体力学性质十分复杂，目前还没能够将不同 结构的反应器的流体规律用统一的表达式进行描述。因此，开发一种三 相鼓泡淤浆床反应器之前，进行流体力学研究是十分必要的。三相鼓泡 淤浆床反应器流体力学研究，一般采用冷态模拟装臵进行。研究结果可 供相同体系同类型反应器参考。 研究对象的选择十分重要，液相介质的物化性质（包括密度、粘度、 表面张力）与实际工况下的液相接近。在实际中，很难找到各方面都十 分接近的液体替代品，因此，一般选择几种液体，实际工况下所采用液 体的物性指标均在所选的替代液体的物性范围之内或偏差不大。气相的 物性对三相淤浆床反应器流体力学性质的影响较小。因此，一般情况下 常选择空气 、二氧化碳、氮气等常见气体作为替代气体。固体的选择与 液体的选择类似，最好在研究工况下采用实际固体作为研究对象。
模型试验名词解释
模型试验名词解释
嘿，朋友！你知道啥是模型试验不？模型试验啊，就好比是现实世
界的一个迷你版缩影！比如说，你看那些小朋友玩的玩具房子，那就
是现实房子的一个小模型呀，这就是一种简单的模型呢。
模型试验呢，就是我们通过构建一个缩小版或者简化版的东西，来
模拟真实的情况或现象。
哎呀，这可太重要啦！就好像我们想要了解
一艘大船在大海里怎么航行，总不能直接把真的大船拿去随便试吧，
那多危险呀！这时候，我们就弄个小模型船，在小水池子里做试验，
看看它会怎么漂呀，会不会翻呀之类的。
你想想看，要是科学家们想研究天气变化，难道要直接在整个天空
中做实验吗？那肯定不行呀！所以他们就会弄一些小小的模型，在实
验室里模拟各种天气条件，来观察会发生什么。
模型试验可不仅仅是在科学领域有用哦！在工程领域也是超级重要
的呢！比如要建一座大桥，工程师们就会先做个桥的模型，在各种条
件下测试它够不够坚固，能不能承受压力呀。
“那模型试验就一定能完全准确地模拟真实情况吗？”当然不是啦！
但它是我们了解和探索世界的一个超级棒的方法呀！虽然它有局限性，但它能让我们在相对安全和可控的环境下，去尝试和理解那些复杂的
现象。
我觉得呀，模型试验就像是我们探索世界的一把小钥匙，虽然小，但是能打开好多知识的大门呢！它让我们有机会去尝试那些在现实中很难或者不可能做到的事情，真的是太神奇啦！。
水工(常规)模型试验规程
水工(常规)模型试验规程一、水工(常规)模型试验规程概述近几年来，随着水工(常规)模型试验规程建设不断增加，给水工(常规)模型试验规程的经济发展带来了前所未有的机遇，水工(常规)模型试验规程投资越显重要。
伴随着水工(常规)模型试验规程数量增加和扩大，水工(常规)模型试验规程中存在的问题也日显突出，严重影响了水工(常规)模型试验规程正确的投资和发展，水工(常规)模型试验规程是否正确，直接决定了水工(常规)模型试验规程的经济效益。
（一）水工(常规)模型试验规程基本概念水工(常规)模型试验规程是选择和决定水工(常规)模型试验规程投资行动方案的过程，是对拟建水工(常规)模型试验规程的必要性和可行性进行技术经济论证，对不同水工(常规)模型试验规程方案进行技术经济比较选择及做出判断和决定的过程。
水工(常规)模型试验规程必在充分占有信息和经验的基础上，根据现实条件，借助于科学的理论和方法，从若干备选投资方案中，选择一个满意合理的方案而进行的分析判断工作。
对一个水工(常规)模型试验规程的科学决策，除进行宏观投资环境分析和微观水工(常规)模型试验规程经济评价分析外，还要专门分析水工(常规)模型试验规程风险，运用系统分析原理，综合考虑每个方案的优劣，最后做出决定。
而且，水工(常规)模型试验规程决策，是服务服从于总体经营战略的要求，和水工(常规)模型试验规程的技术开发战略、产品开发战略、市场营销战略以及人力资源战略密切相关。
水工(常规)模型试验规程的质量影响因素较多，主要取决于决策信息、正确的决策原则、科学的决策程序和优秀的决策者素质。
选择水工(常规)模型试验规程的主要依据是水工(常规)模型试验规程的可行性研究报告。
水工(常规)模型试验规程的可行性研究不仅是水工(常规)模型试验规程本身的一个工作环节，也是做出正确水工(常规)模型试验规程、进行水工(常规)模型试验规程设计和筹措资金的重要依据。
可行性研究工作，就是对水工(常规)模型试验规程进行研究、分析、论证和评价，以确定水工(常规)模型试验规程是否符合技术先进、经济合理、实施可行要求的一系列活动，通过对水工(常规)模型试验规程收益和风险的测算分析，判断投资和资金回收的安全性。
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4.1.2
相似的概念
(１)空间(几何)相似:它表现为两个几何体的所有对应线段的比值相等，所有对应 角相等。 (２)时间相似(谐时性):在所研究问题的过程中，各个时间间隔之比值或周期之比 值均保持为一固定常数，如图４-１ 所示。
４. １
相似现象及概念
(３)运动相似:指速度场(及加速度场)的几何相似。 其表现为:在对应瞬时各对应 点速度(及加速度场)的方向一致，且大小的比值相等，如图４-２ 所示。
以前述黏性不可压缩流体的稳定等温运动现象为例，非定性准则只有一个 Ｅu，因为压力ｐ为被决定量。 定性准则有Ｒｅ 和Ｆｒ，因为Ｒｅ 和Ｆｒ 中 所包含的物理量皆为定性量。 则准则关系 式可表述为: 我们可以通过模型实验来求得式(４-１３)的具体形式。
４. ２ 相似理论基础 上述三个定理是相似理论的主要内容，它是模型实验研究方法的 理论基础。 相似第一定理阐明了模型实验时应测量哪些量:诸相似准 则所包含的一切量。 相似第二定理阐明了模型实验应遵守的条件:必 保证模型和原型的单值条件相似，且诸定性准则对应相等。 相似第 三定理阐明了如何整理实验结果。 必须把实验结果整理成相似准则之 间的关系式。 这样，我们就可用模型的实验研究来揭示原型的内在规 律性。
式中:
———在直角坐标系的
轴上的速度分量。
４. １
相似现象及概念
根据牛顿第二定律可导出运动方程式:
４. １
相似现象及概念
单值条件的作用是从同一关系方程式所描述的无数现象(又称现象群)中把 某一具体的特定现象单一地区分出来。 它包括下列各项内容:
(１)空间(几何)条件:所有具体现象都发生在一定的几何空间内。 (２)物理条件:所有的具体现象都是在具有一定的物理性质的介质参与下进行的。 (３)边界条件:所有具体现象都必然受到与其直接相邻的周围情况的影响。 (４)初始条件:现象的演变往往与初始状态有关。
４. １ ４. ２ ４. ３ ４. ４
相似现象及概念 相似理论基础 相似准则的求解 模型实验的数据处理
引言
为设计空气阻力小的车身，有人曾利 用如图４-５ 所示的积木式模型进行风洞试 验。 图中的字母表示各种形状的积木模型。 如将模型的头部和尾部采用不同的组合后进 行风洞试验，就可测得各种形状的车身在相 应的行驶速度下的空气阻力系数，如表４２ 所示。
４. ２ 相似理论基础
4.2.3
相似第三定理
相似第三定理的内容为:描述现象的关系方程式可以转变成相似准则之间的 关系式(简称准则关系式)。 准则关系式可表述为:
式中:
———正整数。 ”定理。
相似第三定理通常简称为“
如式(４-５)所示的关系方程式，相似第三定理所述的转变是很显然的。只 要在等式两边同除以 ，再应用积分类比法则，就可导出如下准则关系式:
４. １
相似现象及概念
4.1.1 物理现象的数学描述
每一类物理现象均可根据自然规律(例如物理定律)，并依靠数学工具，把 表征现象的各个参量的依赖关系用一个或一组方程式(简称现象的关系方程式) 表示出来，这即是用数学形式对物理现象的一种描述。
例如，对黏性不可压缩流体的稳定等温运动现象，可由下述式(４-１) ~ 式(４-４)等四个方程式所组成的方程式组来描述。 根据质量守恒定律可导出连续性方程式
对于复杂的现象，包含有几个相似指标，则对应有几个相似准则。 如前述 黏性不可压缩流体的稳定等温运动现象共有三个相似准则: (称为雷诺准则) (称为傅汝德准则) (称为欧拉准则) 在相似现象中的对应点或对应截面上，上述三个相似准则数值将对应相等。
４. ２ 相似理论基础
4.2.2 相似第二定理(相似充要条件)
４. ２ 相似理论基础
式(４-１０)表明:对于所述的相似现象，存在一个数值相同的无因次的综合
量 。 这种综合量统称为“相似准则”，通常用符号 表示。
如此，相似第一定理也可表述为:彼此相似的现象必定具有数值相同的相似
准则。
一些有典型意义的相似准则通常用首先提出者的名字命名。 例如，上述相 似准则称为牛顿准则，并用Ｎe 表示，即 。
若表征第二个运动现象的诸多参量用上标“″”表示，因为相似，则
描述第二个运动现象的关系方程式相应地应为:
４. ２ 相似理论基础
将式(４-６)的关系式代入(４-７)，可得:
比较式(４-５)和式(４-８)可知，各参量的相似倍数受下式约束:
这种约束关系式还可以写作:
而Ｃ 称为“相似指标”。 式(４-９)就是相似第一定理针对质点运动过程的数学 表达式。 若将式(４-６)代入式(４-９)，可得:
相似第二定理的内容为:凡同一类现象(即被同一个关系方程式或完整的关 系方程式组所描述的现象)，当单值条件相似，而且由单值条件所包含的物理量 所组成的相似准则相等，则这些现象就必定相似。 因为单值条件是确定具体的特定现象的，所以通常称单值条件所包含的物 理量为定性量，并把全由单值条件所包含的物理量所组成的相似准则称为定性 准则。 用前述黏性不可压缩流体的稳定等温运动现象为例，当满足下列条件时， 现象就彼此相似。 (１)单值条件相似，其中包括: ①几何条件相似。 如流体是在管内流动，则管径ｄ 和管长 的相似倍数应相等， 即:
４. １
相似现象及概念
(４)力相似:指力场的几何相似。 其表现为:各对应点上的作用力的方向一致且大 小的比值相等，如图４-３ 所示。
４. ２ 相似理论基础
4.2.1 相似第一定律
相似第一定理的内容为:彼此相似的现象，其相似指标等于１。
下面以两个质点系统作动力相似运动的情况为例来阐明这一定理。 根据力 学知识，质点系统的运动规律可用牛顿第二定律来描述。 表征第一个运动现象 的参量为:
②物理条件相似，即
４. ２ 相似理论基础
③边界条件相似，即在入口及出口处的
由于壁面处的速度皆为零，故壁面处速度相似自然得到保证。 ④初始条件相似。 由于是稳定流动，故可不计此条件。 (２)由单值条件所包含的物理量所组成的相似准则相等，即
相似第二定理还可以简明地表述为:当两个同类现象的诸对应的定性准则 的数值相等时，则这两个现象就相似。
４. ２ 相似理论基础
在相似准则 中的定性准则如用 表示；其余的是包含有非单值条件的物理量(称为被决定量)的相似准则，通常 称为非定性准则，用 ， ， ，……，表示。既然定性 准则是由单值条件所包含的物理量所组成，根据前述单值条件的性质，所以定 性准则是决定现象的准则，它们一经确定，现象即被确定，非定性准则也随之 被确定。根据上述因果关系，就可把相似准则关系式表示成任一非定准则与定 性准则之间的单值函数关系，即