土木工程结构在复杂的服役环境中常会遭受各种损伤,当这些损伤累积到一定的程度,结构的刚度和承载力会显著的下降,从而影响整个结构的使用性能与耐久性,甚至可能酿成重大的工程事故,造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,如何有效、便捷地检测这些损伤,及时对结构健康状况作出诊断显得尤为重要。小波分析作为一种具有多分辨率的时频分析方法,被认为是傅立叶分析方法的突破性发展,以其在特征提取、信号奇异性检测、信号去噪等方面的独特优势,为结构健康诊断开辟了一个新的研究领域。本文着重对小波分析方法在带片状裂纹结构损伤诊断中的应用进行了研究。主要研究内容有:在结构损伤识别中,通常将裂纹简化为横向贯通裂纹,采用梁单元进行结构分析,由于模型简化可能导致计算结果的偏差,影响损伤识别效果。为此,本文以断裂力学理论为基础,提出了带片状裂纹(半椭圆形表面裂纹和椭圆形深埋裂纹)梁的损伤识别原理。首次以带片状裂纹(半椭圆形表面裂纹和椭圆形深埋裂纹)损伤梁为研究对象,运用三维有限元方法来分析损伤梁的动力特性,将得到的振型参数进行小波变换,根据小波系数模极大值判断裂纹的位置,建立了带片状裂纹梁振型小波变换的损伤识别方法。通过对简支梁的数值算例,证明了该方法对简支梁损伤识别的有效性。对比简支梁的不同振型阶数和所选择的小波尺度的不同识别效果,可知基本振型是用小波变换识别裂缝位置的最佳振型,利用较小尺度上的小波系数图确定裂纹的位置更为精确。而通过对连续梁的数值算例,证明该方法对连续梁损伤识别存在局限性,即小波系数线在支座处产生的奇异性影响了识别结果的准确性。运用切比雪夫多项式逼近法具有精确性的特点,采用曲线拟合构造出测点位移函数按切比雪夫多项式的展开式的函数,利用该多项式函数值计算曲率模态,进而建立了带片状裂纹梁曲率模态小波变换的损伤识别方法。对带片状裂纹简支梁和连续梁的数值仿真计算证明了该方法的有效性,与基本振型小波分析的方法相比较,曲率模态小波分析方法可以避免由于边界约束导致的奇异性干扰,变换后的小波系数线更为平滑,奇异性特征更为明显。因此运用曲率模态小波变换识别带片状裂纹梁损伤比基本振型的小波变换方法更为准确、有效。