管道结构在日常社会中随处可见,对工业生产、人们生活、军事国防都是必不可缺的战略性工程结构,远到到地下石油天然气、海洋石油天然气等重要能源的开采与运输,近到居民家用自来水管、暖气管道、排污管道、煤气管道,深度覆盖了生产生活中的方方面面。能力越大,责任越大。具有优良工程品质的管道结构大多服役于较为恶劣的环境中,容易受到各种如材料老化、载荷冲击、液体或气体腐蚀、环境变化等工况的影响,致使管道结构表面或者内部发生损伤,随着时间推移损伤不断扩大,导致结构承载能力变弱,严重时甚至会造成巨大工程事故和人员伤亡。为保证管道结构的平稳安全运行,定期检修必不可少。超声导波技术是近代兴起的新式无损检测技术,由于其具有检测速度快、监测跨度大、现场破坏小、能够在线实时监测等众多优点,已被广泛应用于各类结构的检测中,特别是对于管道等比较规则的工程构件具有极大应用前景。本文首先概述国内外管道结构健康监测及损伤识别与定位技术的研究现状,然后演绎超声导波基本理论,归纳管道结构中超声导波的各种模态的传播过程,接着用进化规划算法推理管道结构中导波各种模态的频散曲线,综合考虑各种因素选择激励信号,进行ABAQUS仿真分析并加以实验验证,对管道在各种工况下、各种定位方案下、各种损伤形式下的超声导波损伤识别与定位进行研究。管道结构在激励下会产生很多模态与模式的导波,有些模式是损伤识别与定位过程中需要的,有的则是不需要甚至要尽量避免的。从管道损伤定位中的轴向定位与周向定位两个维度出发,设计出了两种定位方案。一种方案是纵向L(0,2)模式和周向Lamb第二模式的双模式定位法,该方案采用单点激励、多点接收的传感网络布置方式和基于椭圆传感路径的概率密度法进行定位;另一种方案是扭转波T(0,1)单模式定位法,该方案采用整周扭转激励、多点接收的传感网络布置方式和基于类椭圆传感路径的概率密度法进行定位。针对自由管道和流体管道等不同工况、孔损伤和槽损伤等不同损伤形式实施以上两种方案的定位。然后对比分析其在损伤定位方面的差异。最后搭建实验平台进行实验验证,以佐证仿真分析结果的可靠性和定位方案的正确性。本文在管道结构超声导波损伤识别与定位方面的研究方法与结论,对类似工程结构导波检测的研究具有重要的参考意义。