目前,管道结构在我国生产生活中的应用越来越广泛。管道运输方式凭借其低成本、大容量、高效率、少污染等特点,在全世界的经济建设和工业发展中都占有重要地位。然而,由于管道结构运输物质特殊、服役时间长、工作环境较复杂等原因,不可避免的会产生裂纹、腐蚀等多种形式的缺陷损伤。管道结构出现损伤后,有可能会引起管道泄漏甚至爆炸等事故,会给人民生命财产安全、国民经济以及自然环境带来无法估量的损失。因此,对管道结构进行适当的检测是相当必要的。在结构健康监测领域,利用压电陶瓷的超声导波检测技术因其成本低、响应快、操作简便等优点正得到越来越多的关注。利用有限元软件来进行管道结构检测模拟的研究正成为时下热点,而目前大部分模拟中都是采用激励、接收位移信号来对管道结构的健康状况进行分析,与实际检测中通过压电片的压电效应激励、接收电信号的方法存在很大差别;且目前多采用能量法对管道结构损伤进行分析,缺少有关损伤识别分析的研究。本文采用理论分析、数值模拟及试验验证相结合的方法,提出了一种基于压电元的管道结构损伤识别分析检测方法,并在铝板结构、钢管结构上进行了相应的试验验证。首先,在前期研究的基础之上,对空心圆管中的导波传播特点进行了理论分析,求导出柱面导波及周向导波的频散方程。运用Matlab软件对导波频散方程进行数值求解,并绘制出相应尺寸管道的群速度与相速度频散曲线;通过对频散曲线以及导波在管道传播时的多模态现象的分析,确定模拟及试验所用超声导波的激励频率。其次,利用ABAQUS有限元软件对健康状态及损伤状态下的管道结构进行了有限元数值模拟,并对损伤处进行识别分析研究。为了验证所提出的压电元模型的有效性,利用铝板结构进行了损伤识别分析的验证性模拟及试验。最后,对利用超声导波的管道结构损伤识别分析进行了试验验证。选用经Hanning窗函数调制的5周期的正弦叠加信号作为试验的激励信号。将智能材料压电陶瓷用作信号的激发与接收装置,建立一套有效便捷的试验系统,并通过试验方法分别对无损直管、损伤直管进行损伤检测。通过把模拟结果与试验结果进行对比验证,得出二者基本吻合,从而验证了数值模拟和试验方法的可行性与准确性。