[科普中国]-水工结构仿真模型试验

水工结构仿真模型试验(Hydraulic structure simulation model test)是指用原型材料或接近原型的材料，根据相似原理制作模型和施加荷载来研究水工结构物的应力、变形和破坏机理的试验。

简介水工结构仿真模型试验(Hydraulic structure simulation model test)是指用原型材料或接近原型的材料，根据相似原理制作模型和施加荷载来研究水工结构物的应力、变形和破坏机理的试验1。

目的其目的是为结构的设计、安全度评估、数学模型的建立和验证提供依据。在水利水电工程中，预应力闸墩。水电站压力管道、蜗壳及外包混凝土结构、大坝孔口结构、输水隧洞、大型渡槽结构等复杂结构常来用仿真模型进行试验研究。所有结构模型试验都是仿真模型试验。

分类仿真结构模型试验按特性可分为静力和动力模型；按比尺可分为足尺和缩尺模型。仿真模型须满足几何相似、边界条件相似、物理量相似和初始条件相似等1。

主要步骤仿真模型试验主要步骤包括:

（1）模型设计。确定总的试验方案，如确定模型尺寸、相似率、模型数量、模型材料等。

（2）加荷设计。计算加荷能力、加荷方式和反力设施等。

（3）量测设计。确定测量钢筋和混凝土应变、变形和裂缝的方式及应的传感器和仪器设备等。

（4）试验。

（5）成果分析。主要包括对应变、变形、裂缝、结构初裂和最终承载能力等的分析，一般要与有限元计算进行比较。

发展方向仿真结构模型随着现代结构设计理论的建立而诞生，已有100多年的历史。由于计算机应用于结构工程是在20世纪70年代以后，所以，许多结构规范中设计方法和经验公式直接来源于模型试验成果。随着计算机技术的发展，仿真结构模型主要应用于新型和复杂结构的研究。在试验技术上，也广泛与计算机技术结合，已广泛实现加载和测量数值化、自动化及实时分析和反馈。这方面技术的发展仍然是仿真模型试验的发展方向2。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学