工程结构在设计期间,在考虑结构强度、刚度与稳定性问题的同时,还需考虑结构动力作用下的响应。结构动力学问题涉及到结构响应分析、结构参数识别和结构荷载识别三个方面,特别是结构参数识别与结构技术状态评估,在工程中有着越来越广泛的应用,其主要表现为结构动力特性优化设计、结构有限元模型修正及结构损伤识别等。设计具有优良动态特性的结构物,对于保证结构物的安全可靠性及耐久性,延长其运营生命周期,具有极其重要的理论意义及社会价值。本文以梁结构为研究对象,开展了结构动力特性及其工程应用的研究与探讨。其主要研究内容如下:首先,论文围绕结构试验模态识别、结构有限元模型修正、结构损伤识别和结构动力特性修改等国内外结构工程界普遍关注的热点问题,概述了结构动力特性分析及其工程应用的研究现状与发展前景。其次,从结构模态能量出发,研究了梁结构局部刚度变化、局部质量变化对结构动力特性的影响,探讨了梁结构模态阻尼能量耗散与结构斜率模态的关系,得到了三个重要结论:(1)由梁结构局部刚度改变引起的结构固有频率的相对改变量正比于刚度改变处对应阶结构曲率模态值的平方;(2)由梁结构局部质量改变引起的结构固有频率的相对改变量正比于质量改变处对应阶结构位移模态值的平方;(3)结构模态阻尼耗能与对应阶结构斜率模态值的平方成正比。其为结构动力优化设计、结构动力特性修改、结构有限元模型修正以及结构损伤识别等问题的研究提供了重要的理论依据。然后,在介绍现有结构阻尼识别的对数衰减法、阶跃响应法、动力系数法、放大因子法和半功率带宽法的基础上,提出了结构模态阻尼比识别的时间域方法,其物理概念清晰,高效快捷,易于实施。同时,在概念上特别指出,通过结构动力试验所识别的结构阻尼比皆为结构的模态阻尼比。结合结构模态阻尼比识别的时间域方法,提出了结构瑞利比例阻尼模型中比例系数的识别方法。最后,利用梁结构刚度改变引起的结构固有频率相对改变量与对应阶曲率模态之间的关系,通过提取反映梁结构刚度改变位置的特征建立特征模式,成功实现了梁结构损伤位置的模式识别。同时,在梁结构固有频率约束条件,分别利用结构曲率模态实施结构刚度修改、结构位移模态实施结构质量修改,能按预定目标有效地改变结构的动力特性。该原理与结构有限元法相结合,进一步完善,有望推广应用到工程结构中。