螺栓连接形式由于其使用方便、可拆卸、易于维护等优点,在大型机械结构中使用广泛。但在结构服役过程中,螺栓连接易受外界荷载或恶劣环境影响而产生松动,导致结构完整性破坏。因此成功检测结构螺栓松动具有重要意义。区别于传统的无损检测方法,结构健康监测技术无需结构停止运行且具有实时检测结构状态的特点,使其能够及时发现螺栓松动,防止结构损伤发展。本文基于主动式结构健康监测技术,利用超声导波和机电阻抗两大损伤检测方法研究了金属结构中的螺栓松动检测问题。首先分析讨论了环境温度变化对结构中Lamb波传播过程的影响,在此基础上提出了在损伤检测中消除温度变化干扰的独立成分分析方法,并通过铝板结构的仿真与实验进行验证。其次基于机电阻抗方法检测结构损伤的原理,设计开发了一套自制阻抗测量系统,并借助该系统对钢板上的螺栓松动进行了识别。本文主要研究内容如下:第一,介绍了结构健康监测技术的研究背景与两种主动结构健康监测技术的国内外研究现状,以及本文主要工作。第二,首先简要介绍了常用于结构健康检测的压电材料及其压电效应;其次从弹性薄板的波动方程出发,推导分析了 Lamb波的传播方程及其频散特性;最后借助压电片与结构耦合的一维单自由度弹簧-质量-阻尼系统模型,探讨了机电阻抗方法检测结构损伤的原理。第三,总结了三个Lamb波损伤检测方法中的损伤指标以及对应的损伤检测成像方法;介绍了机电阻抗方法中表征损伤程度的四个损伤指标。第四,以公式推导的形式讨论了温度变化对结构中Lamb波传播过程的影响,在此基础上提出了 Lamb波螺栓松动检测中消除温度变化干扰的独立成分分析统计算法,并从理论上分析了该方法的具体机理。通过对铝板对象的数值仿真与实验,验证该方法的可行性。第五,基于机电阻抗方法检测结构损伤的原理,设计了一套测量阻抗信号的简化系统。通过与传统阻抗仪测得信号进行对比并建立误差指数,论证该系统所测阻抗信号的精确性。借助本系统进行了钢板螺栓松动检测实验,利用损伤指标定量化表征了螺栓松动程度。第六,基于NI高速数据采集平台,借助LabVIEW程序编程开发了一套包含超声导波与机电阻抗两种主动损伤检测技术的结构健康监测系统,通过设计实验测试了该系统的可行性。最后,对全文工作进行总结,阐述研究中的不足之处,并对下一步的研究方向进行展望。