管道结构在石油，电力，化工行业以及在城市供水系统中发挥着重要的作用。但是由于环境腐蚀和人为因素的破坏，管道在使用过程中会产生各种各样的缺陷。这些缺陷的存在给管道的运输安全带来了一定的威胁。一旦发生泄漏，可能发生事故并在经济和生命以及周围环境和生态等方面产生严重的影响，这种损伤是无法估量的。因此对管道结构进行损伤检测，在事故发生之前检测出管道中所存在的缺陷变的尤为重要。针对常规检测方法无法对长距离、大范围的管道结构进行全面检测的缺点，一种新的无损检测方法——利用压电陶瓷的超声导波检测方法被发展起来，并受到广泛关注。　　压电陶瓷(PZT)是一种具有传感和驱动双重功能的智能材料，在结构损伤识别和健康监测方面有着广泛的应用。本文在试验研究部分选用压电陶瓷元件作为管中导波的激发和接收装置。　　本文将利用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法对以裂纹为缺陷形式的管道结构进行损伤检测研究，其中裂纹形式包括：周向裂纹、轴向裂纹和四种不同倾角的斜向裂纹。首先借助前人的研究成果对管中导波的传播理论进行了推导，得到了周向导波和柱面导波的频散方程；之后，利用Matlab软件对频散方程进行了数值求解，绘制出了不同截面尺寸管道的群速度和相速度频散曲线，并对管中导波的三种模态：纵向模态(L)、扭转模态(T)和弯曲模态(F)进行了模态分析，得到了三种模态在管壁方向上的位移分布，其中L模态周向位移为零，T模态径向位移为零。通过对频散曲线的绘制和模态分析，为以后管道检测的信号选取提供了理论依据；然后，进行了利用压电陶瓷的管道结构损伤的验证性试验。在进行试验研究之前，对激励信号进行了分析，提出了一种激励信号的选取方法。当中心频率不变时，随着振荡周期的增加，信号的频域宽度减小，有利于控制信号的频率，但时域宽度会增加，因此选择经Harming窗调制的10周期的正弦叠加信号比较合适。对无损管道进行了检测，并将试验得到的传播速度与频散曲线中的速度进行了比较，结果表明两者基本吻合。对含有周向裂纹管道试验结果表明，脉冲回波法能较为准确的定位缺陷，随着裂纹的深度增加其损伤程度也随之增加；对轴向裂纹的试验结果表明，纵向模态对此类缺陷不敏感，很难检测出管道中的缺陷，而扭转模态却相反，对轴向裂纹有较强的敏感度；对斜裂纹的试验结果表明，随着裂纹与管道母线的夹角增大，缺陷发射率增大，但是信号的频率成分没有变化，另外当夹角增大时，判定的位置与实际位置的误差减小；最后，利用Ansys软件对利用压电陶瓷的管道结构损伤检测进行了数值模拟，得到了与试验相类似的结果，并且在对周向裂纹检测时，可以通过叠加信号来消除缺陷产生的弯曲模态。