结构中的局部损伤演化和疲劳累积是结构失效的主要原因。因此，进行结构疲劳损伤演化过程和及其对结构响应影响的测试以认识结构损伤诱致结构失效机理，在损伤分析理论研究工程应用上都具有非常重要的意义。本文的研究目标是通过试验手段探讨构件和含焊接细节的结构在疲劳损伤演化过程中的损伤特征描述和结构非线性响应规律。文中预制裂纹的焊接构件和某钢箱梁纵向加劲桁架结构典型标准段的缩尺试样为研究对象，设计了焊接结构非线性动力响应与局部疲劳损伤演化的同步测试试验，研究了疲劳损伤过程测试与记录结果的量化分析方法；分析了焊接结构局部疲劳损伤演化规律以及局部疲劳损伤演化过程对整体非线性响应的影响。本文的主要工作和研究成果如下：　　 1.针对结构非线性动力响应与局部疲劳损伤演化同步测试与损伤量化分析研究的需要，考察了基于电测技术的局部损伤测试方法、基于数字图像技术的疲劳裂纹扩展测试与量化方法以及基于模态参数的结构损伤测试方法，将三种测试手段相结合作为本文结构非线性动力响应与局部疲劳损伤演化同步测试与量化分析的方法。　　 2.基于三种测试手段的同步实施，进行了焊接构件非线性响应与疲劳损伤同步测试试验，实时观测焊接构件焊缝细节附近损伤区域应变分布与表面疲劳裂纹扩展情况，总结焊接构件局部疲劳损伤演化过程规律和焊接构件响应规律。分析结果表明：疲劳损伤演化初期，初始裂纹尖端的塑性区尺寸呈非线性规律逐渐增长；疲劳裂纹扩展至金属表面以后，疲劳裂纹扩展呈非线性规律，疲劳裂纹扩展速率逐渐增大；在疲劳损伤演化初期，焊接构件疲劳损伤程度与载荷循环次数基本呈线性关系；建立了初始裂纹尖端塑性区尺寸与焊接构件截面损失面积以及损伤程度的变化关系，得到局部疲劳损伤演化过程对焊接构件整体响应的影响。　　 3.在对试样结构进行有限元数值模拟的基础上，研究了焊接钢桁架结构非线性响应与局部疲劳损伤同步测试的试验方案。实时观测了循环载荷作用下焊接钢桁架结构焊缝细节附近损伤区域的热点应力分布情况、表面疲劳裂纹形态以及整体非线性动力响应情况。结合焊接构件疲劳试验结果，分析了焊接钢结构局部疲劳损伤演化机理和在局部疲劳损伤过程中结构的非线性响应规律，建立了焊接结构整体响应变化与局部疲劳损伤程度的变化关系。分析结果表明：在疲劳裂纹扩展阶段，局部疲劳损伤程度与载荷循环次数的关系基本上为二次非线性关系；焊接钢桁架结构的基频对局部疲劳损伤并不敏感，高阶频率对局部疲劳损伤较为敏感；随着局部损伤程度的增加，不与含疲劳裂纹的结构节点相连的斜杆CE的一阶弯曲固有频率基本上保持不变，而与含疲劳裂纹的结构节点相连的斜杆AE的一阶弯曲固有频率则呈线性下降的规律。