随着国内经济的发展,基础建设规模越来越大,工程结构在其使用过程中,不可避免的会产生老化与损伤的情况,埋下安全隐患。为保证结构在其运营期间的安全性与可靠性,结构健康监测的研究具有非常重要的意义,其中结构损伤识别是结构健康检测过程中一个重要的内容。本文以梁结构作为研究对象,通过理论分析,研究梁结构刚度变化与质量变化对其动力特性的影响。同时把模式识别技术应用于结构损伤识别技术中,通过数值模拟计算和试验验证,对结构损伤模式识别技术进行深入的研究,实现对结构损伤快速、准确的识别。本文主要研究内容如下:(1)通过理论推导出梁结构刚度变化与质量变化对其动力特性的影响。当梁结构发生刚度损伤时,会引起固有频率相应的改变,其相对改变量与刚度损伤处曲率模态值的平方成正比。同样,当梁结构发生质量损伤时,会引起固有频率相应的改变,其相对改变量与质量损伤处位移模态值的平方成正比。(2)根据结构固有频率相对改变量与结构刚度损伤之间的关系,结合模式识别技术,建立刚度损伤识别模式。通过数值计算构造结构单一刚度损伤模式向量,采用距离分类器在实际损伤特征向量与模式向量之间进行相似度分类,识别出与实际损伤向量相似度最高的模式向量。运用悬臂梁模式识别算例,识别出结构刚度损伤的损伤位置和损伤程度。利用简支梁刚度损伤试验,验证了结构刚度损伤模式识别方法的可靠性。(3)根据结构固有频率相对改变量与结构质量损伤之间的关系,建立质量损伤识别模式。首先建立有限元数值模型构造结构单一质量损伤模式向量,形成损伤模式,再利用距离分类器,识别出与实际损伤特征向量相似度最高的模式向量。采取分步识别的损伤模式识别方法,先识别出损伤位置,再识别出损伤程度,近一步简化模式分类。通过悬臂梁数值计算和试验验证了此方法的有效性。(4)利用附加质量法,解决了对称结构识别结果存在两个对称损伤位置的问题。由于对称结构任意对称位置的损伤都会引起相同的结构固有频率改变,通过在对称结构一侧附加质量来改变其对称性,从而实现对损伤位置的唯一识别。最后利用简支梁损伤识别数值算例和试验进行验证,证明了这种方法的可行性。