海洋平台结构是海上生产作业和生活的基地,与陆上结构相比,其长期服役的海洋环境极其复杂,受到腐蚀、疲劳、碰撞、地震以及恶劣的环境荷载的交互作用。结构极其容易出现各种形式的损伤,导致结构的承载能力下降,严重的更会导致平台的失效。不仅会造成巨大的经济损失以及人员的伤亡,更严重的会产生不良的社会及政治影响。因此,为避免海洋平台损伤事故的发生,保障海洋平台结构的安全运营,发展行之有效的海洋平台结构健康检测和安全监测系统是尤为重要的,而损伤识别与检测技术是结构健康检测和安全监测的核心问题。近年来,基于振动测试的结构损伤识别方法在航空航天、土木工程、机械工程和海洋工程等不同领域均取得了很大的研究进展。根据研究目标的不同,可分为四个层次:1.确定结构是否发生损伤;2.确定损伤的位置;3.识别损伤的程度;4.预测结构的剩余寿命。一般来说,前三个层次属于损伤识别的研究范畴,并且目标层次越高,难度越大。而根据使用数据的不同,又可将损伤分析方法分为三大类:基于时域数据的方法、基于时-频域数据的方法和基于模态域数据的方法。1.针对模态域数据的方法,基于传统的模态应变能指标,提出了一种综合模态能指标。建立有限元模型,进行数值模拟研究,同时计算得到结构的基本模态参数信息。为了试验的准确性,还考虑到(1)低阶模态的损伤检测;(2)存在噪声污染的损伤检测;(3)存在建模误差的损伤检测,三种因素对结构的影响程度情况。实验结果表明,提出的综合模态能指标法对损伤识别、评估有着高精度、高鲁棒性等优势。2.针对时-频域数据的方法,研究了基于频域相干性分析的非线性识别方法,并将其应用于结构损伤识别,提出了整体损伤因子以及局部损伤因子,构建了两个结构损伤指标。为验证提出的损伤指标函数对结构损伤识别情况,制作一单立柱式海上风电支撑结构试验模型。考虑到测量环境中的噪声以及模型结构本身的非线性程度,采用相对损伤函数消除其影响。结合相干函数理论,构建整体损伤因子。对各相邻结点间的相干函数构建局部损伤因子。分析结果表明采用整体损伤因子法可以将结构损伤程度直观的表示,并且灵敏性高;将对各相邻结点间的相对损伤函数比较,发现模拟损伤处结点附近的局部损伤因子值最大,说明局部损伤因子法能够准确的指出结构损伤的位置。验证了提出的两个结构损伤因子理论对损伤定位、定量的可行性。3.针对时域数据的方法,研究了时域相干性分析在非线性损伤识别中的适用性,引入滑移时窗技术,提出局部时间相干性函数和峰值相干函数,构建了两个结构损伤指标。为研究在时域上对结构损伤识别情况,试验模型及模拟损伤工况等条件与频域研究时相同。分别研究了时域相干函数的影响因素:(1)信号幅值对时域相干性的影响;(2)相位差对时域相干性的影响;(3)噪声对时域相干性的影响;(4)结构损伤对时域相干性的影响。以此提出局部时间相干函数和峰值相干函数,在继承了时域相干函数的优点的同时,也提高了噪声鲁棒性和损伤敏感性,建立结构损伤因子A和B。通过对结构损伤前后的响应信号分析,并计算结构损伤因子A,其值小于0则表示结构存在损伤,并且结构损伤因子值越小证明损伤程度越大,证明结构损伤因子A对识别损伤的发生以及损伤发生的相对程度的可行性;通过各相邻结点间的峰值相干函数,计算结构损伤因子B,可以准确的定位损伤发生的位置。表明构建的两个结构损伤指标能够准确的对损伤进行定量和定位分析。