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通过以相似原理制作的模型和所施加的动力荷载来研究水工结构物的动力特性及其在各种动力荷载作用下的动力响应的试验。结构的动力特性包括自振特性（频率、振型及阻尼）和幅频响应函数（幅频特性和相频特性）。作用在水工结构上的动力荷载有地震荷载、爆炸荷载、动水荷载和机械运行所引起的震动荷载等。上述动水荷载，研究下泄水流对下游河床产生的脉动荷载，是通过水弹性模型试验来进行的。 到20世纪末所进行的水工结构动力模型试验，大都是指结构及其基础是处在线弹性范围内工作的。至于通过动力模型试验研究结构的非线性动力问题，例如研究结构的动态屈服条件、破坏机理以及土坝、土基等的动力问题，正在开展多方面的研究，例如通过动力试验研究土的动力特性、土坝及基础的液化问题等，都已取得一些成果。有的单位，正通过动力模型试验研究建在地震区中的某高拱坝在强震作用下的动力响应及破坏机理，该项试验规模很大，其难度也是很高的。 根据相似理论，水工结构动力模型试验除满足几何相似条件外（参见水工结构应力模型试验），还要满足运动相似条件和动力相似条件：
式中，C为相似常数，即原型某一物理量和模型同一物理量之比；脚标v、L、t、a、f、ρ、E、ξ分别为速度、长度、时间、加速度、频率、密度、动弹性模量和临界阻尼比。在进行动力破坏模型试验时，在破坏的瞬间还要满足Cε=1的要求，亦即此时原型材料与模型材料的极限拉伸值应相等，按第二强度理论来判断结构是否破坏。 进行结构的抗震模型试验通常有两种加振方式。一种是用激振器的方法，即用能改变频率的正弦波激振器对模型进行激振，使坝体模型发生稳态共振，由此测定坝体的动力反应特性。用任意波激振器也能测定结构的动力特性，但数据分析较为麻烦。上述应用激振器方法的优点是设备简单，可利用静力试验的模型来进行，不需另制模型，因此比较经济。但这种方法主要缺点是不能从地基下面输入实际地震波，没法考虑由于地震产生的地基变形对结构的影响。因此，要完全真实显示出结构的动力反应还有一定的困难。另一种加振方法是用振动台来进行动力结构模型试验。性能先进的大型三向模拟地震的振动台，可在台上进行大坝、地基和库水体系三者共同作用下的动力模型试验，以研究比较能反映实际情况的大坝及基础的动力反应特性，还可进行大坝模型的抗震破坏试验以研究其极限抗震能力及破坏机理。国际上先进的大型振动台台面尺寸达6.1m×6.1m，可以呈水平及垂直向同时发生的三维振动，振动方式可以是正弦波、随机波或模拟地震波。台面最大载重量达600kN，工作频率接近20 Hz，最大水平位移可达±12.7 cm，垂直位移±5.1 cm。满载时水平加速度可达0.5g。中国引进的大型高功能三向宽频域振动台台面尺寸为5m×5m，工作频率为0.1～120 Hz，载重量为200kN，振动方向为2个水平向及竖向的平动及绕3个主轴的转动，共3向6个自由度。最大水平向加速度为1.0g，竖向加速度为0.7g。最大位移水平向为±4 cm，竖向为±3 cm。最大倾覆力矩为350kN·m。振动波形可以是各类循环波、随机波或人工模拟地震波。振动台采用三参量宽频域闭环模拟控制回路，它可以对振动台各自由度的传递特性进行优化及退耦。配备有100通道的数据采集系统和功能齐全的数据处理系统等，技术性能先进。此种振动台已完成多项大型水工结构的抗振模型试验研究。 水工结构动力模型试验中模型材料的研究选择十分重要，以往常采用的模型材料有橡胶、塑料、石膏、乳胶水泥以及水泥、矿物油、膨胀珍珠岩粉、重晶石粉、重晶砂等。
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