结构服役过程中,由于环境作用、材料老化、荷载作用效应及其他因素的影响,结构会发生损伤。为避免结构损伤累积导致其承载力下降或失效,需对结构损伤状况进行科学合理地评估。固有频率作为全局量,其测试方法简便且精度较高,基于固有频率的结构损伤识别法在实际工程运用前景广阔。本文以梁结构为研究对象,以摄动理论为基础,将模式识别技术应用到损伤识别中,对结构单损伤和多损伤进行研究,提出一种识别梁结构损伤位置和程度的损伤模式识别技术。首先运用摄动理论,研究结构局部质量与刚度改变对固有频率改变的影响。研究表明,当结构局部质量改变时,固有频率平方改变量正比于质量改变处位移模态值的平方;当结构局部刚度改变时,固有频率平方改变量正比于刚度改变处曲率模态的平方。结构发生损伤时,认为其质量不变,刚度发生改变,以固有频率平方改变量与刚度改变和曲率模态间的关系为损伤识别理论基础。然后将模式识别技术应用于梁结构损伤识别中,对损伤位置和损伤程度进行研究。损伤识别过程为:第一步准确建立结构有限元模型,提取结构各阶位移模态,采用中心差分法计算曲率模态;第二步依据固有频率平方改变量与结构局部刚度改变和曲率模态间函数关系,建立结构损伤模式;第三步获取结构损伤后的固有频率,建立实际损伤特征向量;第四步通过欧式距离度量特征向量和模式向量间的相似性,当欧式距离最小时,准确地识别出结构损伤位置和损伤程度。结构发生r处损伤时,选取r+1阶或更多阶模态便可有效地识别出结构损伤位置和损伤程度。对于单损伤,最少仅需2阶模态即可识别结构损伤状况。最后对该损伤模式识别技术的识别误差进行研究。该损伤模式识别技术适用于固有频率平方改变量与局部刚度改变呈弱非线性函数关系阶段(视为线性关系),在在弱非线性阶段,可有效地识别结构的损伤位置和损伤程度。另外,结构有限元模型单元的尺寸大小会影响结构损伤识别结果,主要影响损伤程度识别,损伤程度识别结果大致与单元尺寸大小呈反比关系。而对损伤位置识别结果的影响较小,不同单元尺寸下均能准确地识别损伤位置。