为了保证结构的安全,我们应在结构的服役期充分了解其损伤状态及承载能力的变化,使积累损伤尚未达到威胁结构安全的程度之前就能够被检测出来;而准确地识别出结构损伤与正确地评估结构工作状态不仅关系到工程结构物的安全使用,而且对于决定是否需要对其展开维修加固以及何时维修加固具有重要意义。本文以服役中悬臂梁结构的损伤检测为工程背景,以梁的振动力学理论为基础,采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方式,对工程结构中的基础构件悬臂梁结构的损伤识别问题进行了深入分析和研究,主要研究内容如下:(1)概述了结构健康监测的课题背景及实际工程意义,对于现有的国内外损伤识别方法研究进展进行了简单总结。(2)根据Euler-Bernoulli梁理论,忽略剪切变形和转动惯量的影响,对悬臂梁弯曲振动进行了理论研究,得到了悬臂梁固有频率的理论解;接着,对曲率模态、小波变换和分形理论进行了简单概括。(3)以不同损伤位置的1.5m和2m的混凝土悬臂梁为例,完成了激振器作用下的PSV振动测试系统的损伤识别实验研究。介绍了该测振系统下的模态参数识别方法,包括前期的PSV系统的软件参数设置及操作步骤、数据采集、裂缝加载方法,得到了悬臂梁固有频率,各阶振型模态等数据,并采用曲率模态及曲率模态差、小波变换以及Katz分形维数的方法对损伤位置进行识别,验证了激振器振动作用下SLDV振动测试系统的连续扫描激光测试方法及三种损伤识别法的可行性。(4)通过有限元软件ABAQUS对不同损伤位置和损伤程度的悬臂梁进行建模,且运用了不同的建模方法分别对不同的损伤工况进行分析。在模拟计算完成后得到各阶模态参数,分析健康及损伤梁的各阶固有频率及模态振型的变化规律,并对实验与有限元模拟得出的振型数据分别采用曲率模态、小波变换以及Katz分形维数的方法进行对比分析,并进一步对比数据处理的结果,完成对损伤位置的识别,从而验证了三种方法的有效性。