工程结构在日常生活中随处可见，与之相关的安全性问题日益凸显，已经引发了民众越来越多的关注。结构健康监测(Structural Health Monitoring，SHM)在工程结构的损伤诊断和预后中扮演了重要的角色。近二十年来，相关的技术不断发展并逐步应用于结构状态监测、异常检查、损伤检测和识别等方面。在多种SHM技术中，基于导波（Guided Wave，GW）即“由介质导向的弹性应力波”的方法是公认的对结构损伤进行实时检测和识别的有效工具。　　基于导波的SHM技术的基本思路，是通过粘贴于结构表面或嵌入结构内部的作动器和传感器来激发和接收在结构中传播的导波，并根据接收到的导波信号中的某些特征对结构的健康状况做出判断。明确导波在目标结构中的传播特性及其与结构中损伤的相互作用规律是使用这一技术的前提;而针对具体构件给出合适的损伤检测方法则是这一技术得到有效应用的保障。　　本文使用理论分析、有限元仿真和实验分析的方法对多种典型工程构件中的导波传播特性进行了研究，建立了有针对性的损伤检测方法，实现了多种工程构件中不同种类损伤的定量检测。　　对基于导波的SHM技术的国内外研究现状进行了综述，内容涉及导波基本概念和建模方法、导波的激发和接收过程、导波与结构损伤的相互作用、导波信号处理和特征提取以及结构损伤识别方法等。在大量文献调研的基础上，给出了本文的研究目标、内容、方法和技术线路。　　对导波基本理论、有限元仿真和实验系统进行了较为详细的介绍。列写了构件中导波的控制方程及其解析解，用以从理论上描述构件中的导波波场，同时使用数值方法求解了导波的频散曲线，供后续研究参考比较;详述了ABAQUS软件平台上导波传播过程的模拟方法，建立了碟形和砖块形压电陶瓷晶片(PZT)的作动器和传感器等效模型，并介绍了结构损伤的模拟方法;对实验中用到的不同仪器设备系统、PZT晶片及连接件进行了介绍和展示;此外，还对导波信号处理流程进行了约定。　　对槽铝和工字钢构件中的导波传播特性和切槽、通孔损伤的检测问题进行了研究。给出了仿真和实验中激励参数和计算参数的选择准则;基于导波信号或信号差中波包飞行时间(Time of Flight，ToF)特征，对不同位置的损伤进行了检测，检测能力接近或超出公认值，检测精度始终在可接受范围内，验证了对应的损伤检测方法的有效性;同时对损伤多重反射、损伤最小可测尺寸等问题进行了讨论。　　使用多个激励频率下的导波信号构建出时频域的三维网面图或二维谱图，以分析时频域图像的方式来研究焊接热影响区对于焊接板中导波传播特性的影响;同时对导波时域信号进行了相关分析，对图像分析结论进行了补充说明。理论分析表明，频散曲线对于材料杨氏弹性模量和密度的变化比较敏感;仿真和实验结果均表明，在仅考虑焊接带来的材料参数变化时，焊接热影响区的存在对焊接板上导波传播的影响很小，而在考虑焊接带来的截面尺寸变化时，可以在高频段明显看出焊区反射波和透射波幅值衰减现象。　　在焊接方管构件上建立了由多个PZT晶片组成的作动器-传感器网络，并使用该网络对焊区损伤进行了检测。借助于作动器-传感器网络激发构件中的导波并采集大量导波信号，建立了基于信号时域特征“最大差别到达时间”(Time of maximumdifference，ToMD)和“损伤存在概率”（Damage Presence Probability，DPP）且包含二重图像融合过程的“基于概率表述的损伤成像法”，并采用这一方法对焊接方管构件中焊区的单、双损伤进行了检测。虽然损伤位于靠近构件物理边界的焊缝区域，对其进行精确定位难度较大，但仿真和实验结果均表明，使用上述基于概率表述的损伤成像法所得的定位结果误差始终保持在较低的水平上，从而验证了该方法的有效性。　　本文在若干工程构件上开展的研究工作及相关结论，对同类结构中的导波传播特性和损伤检测研究具有一定的参考价值。