工程结构在服役过程中受环境影响,不可避免的产生局部损伤,局部损伤扩展到一定程度就会造成构件失效甚至是灾难性的事故。在这些局部损伤当中,裂纹最为常见。裂纹的初始状态都是以微裂纹形式表现出来的,识别出这些裂纹的产生及其扩展情况对结构的正常工作显得尤为重要。针对工程结构中的早期裂纹,将基于压电阻抗峰值频率偏移的方法应用于早期裂纹的识别。从理论分析和有限元仿真对该方法的关键性问题展开研究,并设计相应试验进行验证。本文的主要研究成果如下:(1)根据机电耦合结构的电导纳公式,得到导纳峰值频率与主体结构刚度的相关表达式。结构中裂纹的产生及扩展会使结构刚度减小,结构刚度的减小将会使耦合系统的谐振频率发生偏移,通过谐振频率的偏移量就可判断裂纹的大小程度,这就为识别结构裂纹产生及扩展提供了理论支持。(2)建立裂纹梁的有限元仿真模型,通过模态分析和压电阻抗分析结果揭示压电导纳信号峰值频率即为结构某阶谐振频率,表明压电阻抗法能有效检测结构的动力学特性。利用有限元软件模拟结构在不同裂纹程度下压电导纳信号的变化趋势,得出导纳峰值频率与裂纹大小程度的关系。(3)构建了梁试验装置,研究不同大小裂纹和不同频段对安装在梁表面的压电材料导纳峰值频率的影响。仿真分析和试验结果一致表明:压电材料的导纳峰值频率随着裂纹损伤增大而减小;同样的损伤程度下,高频谐振频率对损伤更为敏感,该传感器系统能很好的识别出微小尺寸的早期裂纹。将该方法应用于薄板结构早期裂纹识别试验,能够很好地识别到裂纹的扩展变化。