在诸多工程实际问题中如结构的强度分析、系统的健康检测与故障诊断、结构动力修改和动力学优化设计等,作用在结构上的动态载荷的确定是非常重要和必要的。只有获取了准确可靠的动态外荷载,才有可能应用各种先进的方法,确保工程结构可靠性和安全性,满足现代工业、国防等的需要。然而在一些情况下如高大建筑物受的风载荷、海洋平台所受的冰载荷、车辆行驶中受到路面的激励等,受技术条件或经济条件的限制,对结构所受的动态载荷很难直接进行测量。由于结构响应的测量相对容易和准确,因此利用测量的响应进行载荷识别的反分析技术正日益成为载荷获取的一种重要的间接手段。动态载荷识别是一个反卷积求解问题,属于结构动力学的第二类反问题。由于载荷识别反问题往往是不适定的,病态的系统核矩阵和测量响应中的噪声可能会使反求的动态载荷严重偏离实际。为此,本文针对如何有效解决载荷识别过程中的不适定性问题展开系统研究,力求在动态载荷识别的实用性的计算反求算法方面做出一些有效的尝试和探索。本文探讨的动态载荷计算反求技术的研究思路是从结构动力响应关系式的三个方面即动态载荷、系统核函数矩阵和结构响应展开的。首先,为了克服系统核函数矩阵的病态性,研究了多种正则化方法及改进的正则化方法；其次,为了在时域内准确描述的动态载荷的变化形式,研究了动态载荷识别的形函数法；再次,为了充分利用测量的结构响应和计算的核函数响应,研究了动态载荷识别的时间域伽辽金法；另外,还考虑动态载荷识别的建模过程中存在的不确定性,研究了基于区间的不确定性结构动态载荷识别方法。以下为本文开展和完成的主要研究工作：(1)研究了基于一般正则化方法的动态载荷识别技术。将动态载荷在时间域内用一系列脉冲或阶跃核函数来表示,结构的响应是核函数引起的响应与动态载荷的卷积分。在线性时不变假设下,将结构动力响应的卷积分进行离散,并在此基础上分析了载荷识别反问题的不适定性。针对测量的响应数据中带有噪声时载荷识别的困难,从变分原理、谱分解和迭代几个方面,探讨了多种正则化方法及正则化参数选择方法,有效改善了动态载荷识别过程中的病态性,稳定地实现了动态载荷的近似重构。(2)基于紧算子的奇异值理论,发展了两种新的正则方法即改进的正则化方法和多水平正则化方法,更准确稳定地实现了动态载荷的识别。针对正则化算子的形式,构造并证明了一种改进的正则化算子,在此基础上进一步证明了这种改进的正则化解的最优渐近收敛性。针对正则化算子的结构,将核函数矩阵的奇异值按大小分成不同的水平,并采用不同正则化参数进行修正,从而发展了多水平正则化方法。为了合理地确定多水平正则化方法中不同水平奇异值的分界点及相应的最优正则化参数,提出了基于多目标遗传算法结合L曲线或广义交叉验证准则的求解策略。本章所发展的正则化方法不仅提高载荷识别准确性,而且有效改善了载荷识别的稳定性。(3)提出了动态载荷识别的形函数法。借鉴有限元方法在空间域离散化场变量的思想,将动态载荷在时间域内离散为一系列时间单元。假定时间单元内的动态载荷以某种函数形式变化,以插值或者拟合来构造动态载荷的各类形函数。通过少数几次有限元计算即可求得形函数载荷的响应。在整个时间域内组装单元的形函响应矩阵得到整体的形函响应矩阵,进而建立载荷识别的形函数正向模型。动态载荷识别的形函数法不仅能在采样周期加大时仍然保证较好的载荷识别精度,而且减少了载荷反求的计算量。(4)提出了动态载荷识别的时间域伽辽金法。将计算的核函数响应和测量的结构响应在时域内也划分单元,并在时间单元内通过基函数来构造其变化形式。通过最小二乘拟合可直接得到各基函数的系数。将拟合结果代回原结构动力响应卷积分关系式,并选择基函数作为权函数。令卷积分等式两边的残差乘以权函数的时域积分为零,从而构造出动态载荷识别的时间域伽辽金法。这种方法具有很强的噪声适应能力,有效地保证了载荷识别的稳定性。(5)基于区间分析方法,发展了不确定性结构的动态载荷识别方法。建立不确定性结构的动力响应关系式,并以区间数学理论为基础将其中的不确定性参量以区间来描述和定量化。利用基于一阶泰勒展式的区间分析方法将不确定性结构的动态载荷识别转化为两类确定性反问题,即不确定参量中点处的动态载荷识别和动态载荷关于不确定性参量的梯度的识别。利用正则化化方法稳定实现这两类确定性反问题的求解,并通过区间运算实现不确定性结构所受动态载荷上下界的确定。这种方法能客观估计和评价结构不确定性对动态载荷识别结果的影响。(6)开展了动态载荷识别方法的实验研究和软件开发。建立圆筒结构的冲击载荷实验,以实验测量的结构动态响应和相应有限元模型计算的核函数响应对圆筒结构所受力锤的冲击载荷进行了识别。开发了动态载荷识别软件包,该软件包集成了多种核函数和正则化方法,方便了在工程中的使用。