چکیده: پایش سلامت سازه حوزه‌ای است که به دلیل اهمیت و تأثیر قابل‌توجه آن بر افزایش ایمنی زندگی و مزایای اقتصادی، به‌طور گسترده موردتوجه بسیاری از مهندسین هوافضا، عمران و مکانیک قرارگرفته است. در بین روش‌های مختلف پیشنهادی در زمینه سلامت سازه، روش مبتنی بر امپدانس الکترومکانیکی ضمن ساده بودن در مرحله اجرا، نتایج قابل قبولی در شناسایی آسیب‌های سازه‌ای ارائه کرده است. این روش تشخیص آسیب سازه را با بررسی پاسخ فرکانسی با استفاده از مبدل‌های پیزوالکتریک نصب‌شده بر روی سازه ممکن می‌سازد؛ که در آن مبدل به‌طور هم‌زمان به‌عنوان یک محرک و حسگر عمل می‌کند و با کاهش سیم‌کشی الکتریکی و تعداد مبدل‌ها، تشخیص آسیب را با سادگی اجرا تسهیل می‌کند. علیرغم مزایای امیدوارکننده، محدودیت های قابل‌توجهی در شناسایی عیوب بسیار کوچک و در مراحل اولیه تشکیل آن در سازه وجود دارد، زیرا روش‌های ارائه‌شده تاکنون روش‌های خطی بودند که تنها می‌توانستند عیوب کوچک را در سازه تشخیص دهند. برای رفع محدودیت‌ها، این پایان‌نامه روش جدیدی ارائه کرده است که در آن استفاده از پایش سلامت سازه مبتنی بر روش الکترومکانیکی غیرخطی، آسیب‌های جزئی ایجادشده در سازه را به‌طور مطمئن شناسایی کرده است. این امر با نصب یک مبدل پیزوالکتریک بر روی ورقه آلومینیومی به دست می‌آید؛ و شل شدن پیچ به‌عنوان آسیب محسوب می‌شود. به‌منظور تشخیص آسیب شل شدن پیچ، ولتاژی بین 10 تا 120 ولت در فرکانس‌های بالا تا حدود 32 کیلوهرتز به سازه اعمال می‌شود و پاسخ فرکانس پیزوالکتریک با دو روش تغییر فرکانس و تشکیل هارمونیک در اطراف فرکانس تشدید مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرد. به‌منظور تشخیص شل شدن پیچ، پاسخ فرکانس پیزوالکتریک در حالت سالم و آسیب‌دیده مقایسه می‌شود. برای این منظور ولتاژهای 10، 40، 80 و 120 ولت با فرکانس‌های بالا در بازه‌های مختلف از حدود 8.5 تا 32 کیلوهرتز به سازه اعمال می‌شود. با مقایسه نتایج به‌دست‌آمده مشاهده می‌شود که در روش خطی و ولتاژ 10 ولت تغییری در پاسخ فرکانسی حالت سالم و آسیب‌دیده ایجاد نمی‌شود اما با افزایش ولتاژ و اعمال روش غیرخطی تغییر قابل‌توجهی در پاسخ فرکانسی وضعیت سالم و آسیب رخ می‌دهد. این تغییرات نشان‌دهنده آسیب به سازه است؛ و هر چه ولتاژ اعمال‌شده بیشتر باشد، تشخیص آسیب آسان‌تر است.