近年来,许多学者针对大型结构的冲击载荷识别进行研究,以期提高这些结构的安全性、降低维护费用、延长使用寿命。在大型结构健康监测中,如何快速、准确地获得冲击力是一个值得深入研究的问题。本文提出了基于压缩采样信号的模态分析方法,取代基于有限元分析的模态分析方法,克服传统载荷反演需要依赖结构有限元模型的问题。同时,基于压缩采样理论提出了一种冲击载荷识别方法,其中包含了稀疏模型和重构优化模型。该方法能够克服存储及传输的响应信号数据量过于庞大的问题。最后,以大型航空铝板仿真实验举例验证该冲击载荷反演方法的可行性。结果显示,该方法能够快速、准确地识别出作用在大型结构上的冲击力。本文主要研究内容包括:研究基于Duhamel积分和模态叠加法的二次规划法的载荷反演。分别研究传感器布置、载荷历程、时间步长、模态阶数、Chebyshev阶数、正则化参数等对载荷反演结果的影响。首先利用PATRAN/NASTRAN软件,建立航空铝板的有限元模型进行仿真实验。通过模态分析和瞬态分析获取结构模态参数及响应信号。最后在MATLAB上利用二次规划方法求解优化模型,进行载荷反演。研究冲击载荷信号的压缩采样。首先研究冲击响应信号在离散Chebyshev基、离散Fourier基、离散余弦基等不同稀疏基下的稀疏表示。然后研究不同测量矩阵与稀疏基的相关性,以获取信号足够的信息保证重构精度,并讨论不同测量矩阵及不同压缩比对单个传感器响应信号重构精度的影响。研究基于压缩采样信号的模态分析方法。首先研究推导基于压缩采样信号和奇异值分解的模态分析方法的可行性,并研究基于均匀采样信号和压缩采样信号的采样参数,如信号时间长度、采样周期、采样点数和模态参数之间的关系。从而得到满足所研究结构的压缩采样参数,以保证模态分析的精度。最后,研究基于压缩采样信号和基于奇异值分解的模态分析的冲击载荷反演方法。研究基于压缩采样信号的二次规划和基追踪去噪重构算法,利用压缩采样信号直接反演出结构冲击载荷。并讨论Gauss矩阵、0-1均匀分布随机矩阵、Bemouli矩阵等不同随机测量矩阵及不同压缩比对冲击载荷反演效果的影响。对提出的基于压缩采样信号和模态分析的冲击载荷反演方法进行仿真研究验证其有效性。