相似理论在起重机结构试验中的应用起重机在工作时承受自重、集中外载荷和分布外载荷。取起重机尺寸缩尺比为CL,模型采用与实型一样的材料CP=CE=1,则结构各部件的截面积和惯性矩的缩尺分别为C2L和C4L。因为起重机自重G=mg=QVg.所以CG=CmCg=C3L。代入自重、集中外载荷和分布外载荷的相似倍数CG、CF和Cq,得到在相应载荷下应力、挠度和频率的相似比为:CR(G)=CG/C2L=CL;CD(G)=CG/CL=C2L;CR(F)=CF/C2L;CD(F)=CF/CL;CR(q)=Cq;CD(q)=CqCL;Cf=1/Ct=1/CL所以,如果测量出模型在相应载荷下的应力、挠度和固有频率分别为RGm、DGm、RFm、DFm、RqDm、Dqm和fm,则根据线弹性结构应力和挠度的迭加原理,就可以预报起重机在实际工作状态下的应力、挠度和固有频率了,即RP=CR(G)RGm+CR(F)RmF+CR(q)RmqDp=CD(G)DGm+CD(F)DFm+CD(q)DmPfP=Cffm更进一步,用前述的相似关系还可以预报起重机在动载荷下的响应。
边界条件要求模型与原型在支承状态与连接形式上完全一致,且CZ=1说明两支座的摩擦系数应相等。模型材料因为CL=1,要求模型材料与原型材料的泊松比相等。流体相似参数中,Froude数和Reynolds数是一对相互矛盾的参数,不能同时满足。如果要求同时满足则有CL=1,这就是起重机实型,也就失去了模型试验的初衷。因此,必须根据实际试验的目的选择其中一个。结构阻尼不易确定从偏安全方面考虑,模型的阻尼应尽量小,从而认为阻尼参数条件被自然近似满足。密度相似比在实验环境中,空气和实验模型材料都与实际工作环境和起重机原型材料一致。空气、结构材料的密度相似比为CP=1。质量相似比因为质量mWQL3,所以Cm=CQC3L,如果模型和原型采用相同的材料则Cm=C3L。