在航空航天、机械和土木工程等领域中,如果能对重要结构实施有效的健康监测,实时评估结构状况,将能有效保障结构的安全、可靠运行,避免重大事故的发生。结构损伤诊断技术是结构健康监测的主要支撑技术,其研究具有重要的理论意义与实用价值。基于振动测试的结构损伤诊断方法是目前结构损伤诊断领域研究应用最广泛的方法之一,它具有不影响结构正常工作,可实现长期或在线监测,操作简单方便等特点。按照损伤识别所需特征量是否依赖结构数值模型(一般是有限元模型),基于振动测试的结构损伤诊断方法可分为基于模型的方法和不基于模型的方法两大类。基于模型的结构损伤诊断方法需要建立结构准确的数值模型,难以应用于大型复杂结构。不基于模型的结构损伤诊断方法直接从振动响应中提取特征识别损伤,它不需要建立结构数值模型,便于工程应用。本文以湖南省交通研究院项目(编号200223)“大型桥梁状态在线监测技术研究及监测系统开发”为背景,根据结构损伤诊断和数字图像边缘识别的相似性,应用边缘算子定位结构的损伤,探讨了一种不基于模型的结构损伤诊断的新方法。结构发生损伤后,损伤处动态特性的变化不同于未损伤处动态特性的变化。这样,相对于未损伤位置,损伤位置就如同一个边缘点。从数字图像中检测边缘点的方法得到启发,论文研究探讨了应用边缘算子来定位结构损伤的方法,该方法从结构测点的动态响应提取各节点的小波包能量平方比——损伤前后小波包分解的信号分量能量平方和的比值,然后利用边缘算子计算得到各节点的边缘幅度,最后根据边缘幅度的极大值判断损伤位置。论文采用边缘算子对不同激励下的简支梁、矩形板和平面框架的损伤问题分别进行了研究,结果表明:基于边缘算子的结构损伤诊断方法不仅能准确识别结构损伤,而且操作简单,具有广阔的工程应用前景。