复合材料因其具有比强度高、比刚度大、材料性能可设计等特点而在航空航天领域中得到广泛应用,圆柱壳结构也是航空航天领域中较为常见的结构形式。但在实际使用过程中,这些复合材料结构不可避免地会产生损伤。尤其是冲击损伤,会对结构的安全造成严重威胁,因此迫切需要发展健康监测技术对复合材料圆柱壳结构中的损伤进行及时监测和识别。本文首先对复合材料圆柱壳结构低速冲击过程进行研究,通过建立有限元仿真模型,对不同冲击速度、不同曲率下的冲击损伤形成过程进行模拟和分析,获得低速冲击过程的力学响应以及损伤模式等信息,以此说明对冲击损伤进行监测的重要性;然后对应力波在复合材料圆柱壳结构中的传播进行研究,通过有限元模型对应力波与损伤的相互作用进行了数值模拟,获取了损伤前后应力波的仿真信号,为后续损伤识别研究提供基础;接着采用相关系数分析和盒维数分形分析方法处理应力波信号,定义了不同传感器路径上的损伤指标,利用经过坐标变换以及图像融合方法改进的损伤概率成像算法,实现对复合材料圆柱壳结构中冲击损伤的可视化识别;最后建立了压电传感网络和相应的健康监测系统,对复合材料圆柱壳结构的损伤监测进行了实验研究,在无载荷下通过分析不同传感器路径上获得的应力波信号,并结合改进的融合概率成像算法能够有效地监测损伤,并提高损伤位置识别的精度;加载状态下载荷会引起应力波信号的明显变化,在采用概率统计方法确定损伤指标阈值来排除载荷干扰后,通过改进的融合概率成像算法实现加载状态下的损伤识别。