复合材料被广泛应用于航空航天工业,汽车工业以及各种相关工程结构中。但是在复合材料的使用过程中,不可避免地会发生一些冲击损伤,因此,对复合材料进行结构健康监测必不可少。本文利用单传感器采集由冲击载荷引起的复合材料板的动态响应,并基于传递函数和正则化方法识别冲击载荷位置以及重建冲击载荷时间历程,获得对冲击的全面认识,从而实时监测结构健康状态。本文主要从以下几个方面来研究复合材料结构的冲击监测:(1)研究一种基于传递函数识别复合材料冲击载荷的方法。针对多冲击载荷识别问题,首先利用粘贴在复合材料板上的单个PZT传感器采集动态响应信号;接着采用叠加原理识别多冲击载荷的大小和可能的位置;最后通过传递函数矩阵的插值法对每个冲击位置进行计算,识别精确的冲击位置坐标。(2)研究一种基于同伦函数和牛顿下山法的正则化方法。由于传统Tikhonov正则化方法收敛性较差,为了精确重建冲击载荷的时间历程,本文在Tikhonov正则化方法的基础上进行改进,构建收敛性强的同伦函数。由于需找到最优正则化参数以应用于同伦函数中,因此采用牛顿下山法寻找最优参数并计算同伦函数。分析比较改进方法与传统方法重建的冲击载荷时间历程,证明改进正则化方法的优越性。最后,为了验证改进方法的通用性,本文重建不同冲击锤引起的冲击载荷时间历程,表明在不同刚度的冲击锤作用下,改进的正则化方法均能良好地识别冲击载荷。(3)研究一种基于无偏估计的传递函数方法。本文利用完全交叉功率谱技术和平均技术计算传递函数,减小噪声的影响,并在不同冲击速度以及复合材料板边缘下,计算传递函数、重建冲击载荷时间历程。最后,分析无偏估计方法与经典方法构建的传递函数,并比较重建的冲击载荷时间历程,以验证本文方法的优越性。