危及结构安全的内部损伤往往难以察觉，即使通过现代技术手段也不能得到准确有效的筛查、识别和评判。本项目利用信息熵理论，开展了结构损伤识别与反演研究，取得的主要成果有：使用传递熵来表征结构损伤后结构响应信息传递的线性和非线性程度，通过理论分析、数值模拟和模型实验等方法，探讨了结构损伤的熵变规律，建立了兼具鲁棒性和通用性的传递熵指标，采用传递熵结合替代数据的方法，可用于识别结构损伤（非线性）程度和损伤位置；针对典型构件（风电塔筒/混凝土梁）、典型损伤模式（塔筒法兰盘存在间隙和扭转错位损伤/梁截面裂缝损伤）下各优选的熵指标技术，拟定基于熵指标的损伤度量方法、标准和判据；建立了基于传递熵结合替代数据的结构损伤识别基本框架体系，揭示了其损伤识别的有效性、经济性、敏感性和鲁棒性。成果已应用于大型风电塔筒法兰盘损伤的筛查和定位。本项目研究拓展了现有的结构损伤识别技术，具有重要的理论价值和实际应用前景。 2100433B

危及混凝土结构安全的内部损伤往往难以察觉，即使通过现代技术手段也尚不能得到准确有效的识别和评判。本项目借鉴信息熵理论在机械结构学科的研究基础和应用方法，将其引入到混凝土结构损伤识别与反演之中，使用熵来描述混凝土结构损伤演化的方向，通过理论分析、数值模拟和模型实验等方法，借助于高精度实验表征和精细化数值模拟的技术手段，从细观层面去研究裂纹的开展和演化，探讨并提取结构损伤的熵变规律，建立熵理论与混凝土结构损伤断裂之间的内在联系，构建并筛选出一套对混凝土结构损伤程度、损伤位置和致损因素的敏感性强，又能兼具鲁棒性和通用性的熵函数模型。针对典型构件、典型损伤模式下各优选的熵指标技术，拟定损伤度量的方法、标准和判据。建立基于信息熵的混凝土结构损伤识别基本框架体系，研究其损伤识别的有效性、经济性、敏感性和鲁棒性。通过本项目研究，有望拓展已有的混凝土损伤识别技术，并在主要性能上具有竞争优势和实际应用前景。

混凝土结构内部复杂的环境对超声波易产生非均匀、多杂波、多散射的干扰，致使采用超声波损伤探测技术探测的目标位置发生偏失，严重影响了测量精度。时间反演（Time Reversal，TR）技术能够使信号自适应地在检测区域中聚焦成像，进而可以实现待探测目标的精确定位，在混凝土内部结构这种非均匀环境的损伤监测中具有广阔的应用前景。本项目拟将时间反演技术与智能骨料传感器系统相结合，开发一种基于混凝土结构损伤成像的智能实时监测系统，内容包括时间反演探测系统的探测单元在混凝土中的排布方式，基于时间反演技术的混凝土裂缝目标探测技术和成像技术，基于时间反演技术的混凝土成像监测软件，多压电陶瓷片叠加技术的第三代智能骨料，以及成像系统硬件系统的研究和开发。本项目的完成，可为大型混凝土结构提供一个高效、智能、精确、实时的新型监测系统及解决方案。

本课题依托时间反演技术，研究了混凝土裂缝目标探测。基于目标探测FDTD 仿真平台，同时通过智能骨料传感器阵列优化分析，消除混凝土内部的多径干扰，对若干优化后的智能骨料发送信号和接收信号进行处理，成功进行了混凝土超声成像，获得了初步成像结果。结果表明，这种依托时间反演方法的技术可以进行为目标探测提供了一种新思路。通过研究基于时间反演技术损伤目标探测技术，将时间反演应用于多种连接界面松动监测并取得了良好的效果。此外对新型智能骨料在混凝土的传波规律进行了理论分析与研究，用数值方程求解出了相应的压电性能。最后研究了多压电陶瓷片叠加式技术智能骨料在混凝土中的高频发射波传播距离问题，对新型智能骨料在混凝土中的高频超声波传播能力进行验证。 2100433B

混凝土早期的微小损伤若未及时发现，会引发结构的累计损伤，从而导致结构的突发性失效，及时准确地识别混凝土早期微弱和潜在的损伤，一直是混凝土结构工程领域的难题。基于压电陶瓷(PZT)监测信号的电机耦合阻抗(EMI)具有对结构微小损伤敏感、反应迅速等特点，被证明是一种有效的混凝土微小损伤识别方法，但是环境变化(温度、湿度) 、PZT与混凝土结构粘结层特性对EMI损伤识别结果影响显著。本项目研究环境变化(温度、湿度)对PZT阻抗的影响规律，改进减小环境因素影响的PZT保护措施，探求剔除环境因素对混凝土损伤EMI特征参数影响的信号处理技术，建立考虑PZT与混凝土结构粘结层特性的三维EMI损伤识别模型，通过基于细观损伤的小波谱有限元法开发抗环境影响的混凝土微损伤EMI定量识别技术，进一步通过数值分析、模型实验与实际工程应用验证其精确性、有效性，为混凝土结构健康评估提供准确与可靠的依据。