为了准确地在结构模型试验中获得原型结构的全部力学特性,应在模型设计和制作中考虑结构非线性行为的发展。由于考虑非线性时基于量纲分析的模型相似关系已不再适用,且目前结构模型试验往往更注重结构、构件的非线性性能,本文开展了考虑非线性行为的结构模型试验相似关系研究。主要工作内容如下:1、对考虑材料非线性效应的模型试验,针对部分预应力混凝土受弯构件,提出了综合考虑承载力、挠度和预应力相似的协调相似准则。分别按传统的承载力相似和协调相似准则设计模型构件,通过简支梁受弯试验有限元模拟分析验证了协调相似模型比承载力相似模型对于原型结构的模拟,尤其是挠度的模拟更准确。2、将协调相似准则拓展到配筋混凝土受弯构件,提出了适用于配筋混凝土受弯构件模型的协调相似准则。以钢筋混凝土简支梁为研究对象,根据配筋率相似、承载力相似和挠度相似,分别设计简支梁模型构件,试验和有限元模拟结果对比分析表明,基于挠度相似的模型设计方法相对于其它两种方法,获得的测试结果与原型的相似程度最高,验证了协调相似准则的准确性。3、针对拟静力试验和振动台试验中水平惯性效应的假定不同,提出了考虑P-△效应的压弯构件模型协调相似关系。以工字型截面钢柱为研究对象,按忽略重力、重力相似和协调相似准则分别设计模型构件,通过拟静力试验和振动台试验的数值模拟分析,验证了提出的模型协调相似关系对原型结构效应的模拟,尤其是对原型结构顶端变形的模拟更为准确。