随着智能传感技术的发展,结构健康监测技术在工程结构、航空航天、民用和机械结构领域得到广泛发展。工程结构在动力荷载作用下的损伤诊断和识别对于结构的安全评估、灾后重建以及风险预估等方面越来越受到学者们的关注。复杂化、大型化的结构体系在长期服役的过程中难免会出现各种类型的损伤,当损伤发生后未被发现或修复会造成损伤的进一步发展,甚至会造成结构体系的破坏。基于振动测试的结构损伤识别理论和方法一直以来都是土木工程与基础设施领域的一大研究热点。同时,相对于线性结构的损伤诊断,在动力荷载下,工程结构体系的损伤发展过程往往是非线性的,以往基于结构的动力响应测量和特征值提取的损伤识别理论和方法在很多非线性系统中是不适用的,并且对于很多结构系统来说,在识别前无法断定结构的动力特性,而且对于线性和非线性结构系统的识别两者具有明显的差异性。基于以上背景,本文将恢复力系数作为描述结构线性或非线性特性的指标,提出了一种基于幂级数多项式的多自由度结构非参数损伤识别方法,具体研究内容如下:(1)在理论研究部分,提出了一种基于幂级数展开式模型的多自由度结构非参数损伤识别方法,该方法在结构线性或非线性类型和质量未知的情况下,对结构体系损伤状态进行有效地识别。该方法从结构动力平衡方程出发,基于结构加速度、速度和位移动力响应信息,利用幂级数多项式、最小二乘法和牛顿第三定律就可以对恢复力参数进行识别。(2)在实验部分,完成了一个五层剪切铝合金框架模型的线性和非线性行为振动台试验,利用振动台为结构基底施加随机荷载激励,仅利用无线加速度传感器进行结构加速度时程响应信息的采集,速度和位移结构响应信息通过时域积分得到,基于以上结构响应信息对结构的恢复力模型参数和损伤程度进行了有效识别,线性结构实验通过改变结构各层刚度模拟损伤,并将实验识别结果与理论值进行了对比;同时在线性结构基础上研究了非接触构件和螺栓松动对结构非线性特性的影响,并对结构各恢复力参数进行了有效识别。(3)在数值模拟中,建立了有限元模型,对该方法在单方向和双方向激励荷载的情况下,结构各层不同程度损伤识别问题进行了研究,同时考虑了5%、10%程度随机噪声影响。在双方向加载模拟中研究了圆形柱和矩形柱在识别结果的差异性,设计了不同楼层不同程度的损伤状态,对恢复力参数进行了有效识别,并将数值模拟识别结果与理论和实验识别结果进行了对比,验证了该方法在结构损伤识别的有效性和鲁棒性。