模拟试验similitude test

在实验室或试验现场用模型对使用环境进行边界模拟、载荷模拟及作业对象或工作介质模拟的条件下进行的试验。目的是识别、判断及预测机械零件、部件、组件和整机的使用功能、使用寿命、使用条件及可靠性水平。其模型可以用按原型比例放大或缩小的模型，一般使用较多的是缩小比例尺寸的模型；也可以用实物模型，用实物在模拟条件下进行的试验，称全尺寸结构模拟试验（见结构强度试验）。
相似理论 在进行模型的模拟试验时，应遵照相似理论，包括相似概念和相似常数；相似指标和相似准则；相似条件和相似结果；边界条件和初始条件的相似等。相似的概念包括几何相似和各物理量相似。模型和原型之间存在的相似关系式可以用量纲分析很方便地得到。其方法是，首先列举出系统或构件中所有的独立变量，这些独立变量将影响需要预测的量值的大小；然后利用量纲分析把这些变量组成无量纲变量组。在实际运用时，必须根据具体对象作具体分析，抓住主要的影响因素，略去某些次要的因素，并利用某些特性减少和简化相似条件，而仍可以保证试验结果的精确性。
模拟条件 模拟试验中，有些物理参数是属于试验条件的，如几何尺寸、材料特性、外载等，它们可以在试验前择定。而另外一些物理参数则是属于试验结果的，如应力、应变、固有频率等，它们是在试验时测定得到的。如果我们充分掌握了支配现象的客观规律，则可用明确的数学方程来描述试验结果和试验条件间的关系。因此，只要借助于电子计算机就可进行纸面模拟试验。如果不可能列出明显的数学方程，只要能明确试验结果是哪些条件的函数，则也可求得相似条件及相似结果，从而进行模拟条件的设计。
在模拟试验中，需要特别注意的是：对于边界模拟，结构的支持条件必须满足刚度相似条件。另外，受有载荷的边界，要求载荷的分布相似或相当。在振动模拟的问题中，还要求初始条件相似或相当，即要求在初始时刻运动参数是相似或相当的。但在研究结构的固有振型、颤振临界速度等问题时，因它们只和系统特性有关，故不需要初始条件相似。对于载荷模拟，无论是模型或实物零件在对应点所受的载荷应方向一致、大小相当并成比例，则为载荷相似或相当。如果是动态模拟，施加在实物零件或模型上的载荷历程应该相当或相似。对于环境模拟，即工作环境，包括工作介质及作业对象的模拟也必须相当或相似。
特点和应用 模拟试验具有如下的优点：❶典型性好，可以突出主要因素，忽略次要因素，使用模型的模拟试验，便于改变因素，有利于理论的验证和新理论的建立；
❷可以在实验室内进行，环境条件易于控制；
❸经济性好，一般来说，使用模型构造简单，材料便宜，加工方便，易于固定和加载，耗资少；
❹可以大大缩短研制周期，便于制定可靠性和使用寿命的评定标准；
❺可以减轻试验人员的劳动强度，改善试验环境。但模拟试验也存在以下缺陷：❶对于局部和细节性的因素，由于“尺寸效应”很难模拟实物达到仿真的目的，如结构的接头、焊缝特性（包括残余应力影响）、铆接（包括干涉配合应力的影响）、某些应力集中因素等；
❷模型和实物的相似条件不可能得到百分之百的满足，因此不可避免地包含了所谓“比例效应”误差；
❸全尺寸结构模拟试验，特别是对于复杂的结构系统，如联合收割机、拖拉机等，要实现随机历程的模拟加载，其设备是相当昂贵的，且当量关系的确定相当复杂和困难。
模拟试验最适宜用来研究结构宏观的、整体的、综合性的特性。例如机械结构的功能特性，结构的刚度，失稳临界载荷，振动的固有频率、颤振临界速度等。也可用来选择设计方案，或者取舍一种惯用结构型式的修改方案。但是当在结构局部细节起关键作用的场合，或者“尺寸效应”很大的情况下，不宜使用缩小或放大模型的模拟试验。例如，对于结构的疲劳试验或断裂试验，因为疲劳源和裂纹尖端微小区域内的应力——应变场起着决定性的作用，这就很难使大比例或小比例尺寸的模型和实物等效相似。因此，一般采用全尺寸结构模型试验。

模拟试验

应用模型法来检验产品工作性能的试验。