由于各种荷载和突发灾害的不利影响,梁式结构在运营过程中均会产生一定程度的损伤。随着损伤的不断积累,结构的安全性能不断下降,承载能力不断降低,这不仅为结构的安全使用带来隐患,甚至还会引发重大工程事故。所以结构损伤识别的目的,就是要提出准确可靠的损伤识别方法,从而及时地掌握结构损伤状态,为采取合理有效的防护加固措施提供科学依据。本文将梁式结构作为研究对象,从能量的观点出发,推导出结构局部刚度变化以及质量变化分别对其动力特性的影响,并以此为基础,将模式识别技术应用于结构损伤识别中,通过构造合适的特征向量与模式向量,利用距离分类器识别出了结构的损伤位置,形成了相应的损伤模式识别方法。其主要内容与创新点有:(1)针对梁式结构,从能量的观点出发,推导得到结构局部刚度变化和质量变化分别与固有频率相对改变量的关系。指出当结构产生单一刚度损伤时,其各阶固有频率的相对改变量与结构损伤处刚度归一化后的对应阶曲率模态的平方值呈正比;当结构产生单一质量损伤时,其各阶固有频率的相对改变量与结构损伤处质量归一化后的对应阶位移模态的平方值呈正比。(2)基于结构刚度损伤与固有频率的函数关系,选取结构损伤前后的相邻两阶固有频率的相对改变量之比为特征参数,构造结构损伤模式向量和实际损伤特征向量,并利用距离分类器度量特征向量与各模式向量的相似程度,进而识别结构损伤,形成了结构刚度损伤的模式识别方法。通过两个算例和悬臂梁刚度削弱试验对该方法进行了验证,结果表明其具有一定的识别精度。(3)基于结构质量损伤时其位移模态与固有频率相对改变量的关系,利用结构损伤前的位移模态构造结构损伤模式向量,以结构损伤前后固有频率的相对改变量构造实际损伤特征向量,采用最大归一化距离的判别准则,实现了结构损伤的定位,形成了结构质量损伤模式识别方法。通过将有限元数值模拟与试验验证相结合,验证了该方法的可靠性,并对影响其识别结果精度的因素进行了分析。