强动力荷载作用后结构的非线性恢复力是其非线性行为的最直观描述，但由于不同结构非线性特性的复杂性，非线性行为往往难以事先用准确的参数化形式描述，而且由于土木工程结构的活荷载的不确定性，结构质量也往往无法准确预知，结构各自由度所有动力响应也难以完整获得。为此，本文提出一种仅利用结构部分自由度上的加速度响应，结合等效线性理论与无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF )算法，迭代识别结构非线性恢复力与结构质量方法。该方法不需要假设任何参数化或非参数化模型。通过在一个线性多自由地系统中引入磁流变阻尼器(MR)模拟非线性元件构成非线性动力模型，考虑不同质量初始值和一处或者多处存在非线性而且非线性特征不一样的情况，基于部分自由度上的加速度响应测量，对结构中磁流变阻尼器的恢复力以及结构质量进行了识别，通过与理论值的比较验证了该方法的有效性。

结构非线性行为识别是结构灾后损伤评估的关键。扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)有助于解决结构动力响应测量不完备的问题，但一般要求结构质量已知。针对仅部分加速度响应已知和结构质量未知情况下结构非线性恢复力的识别问题，提出一种结合EKF和最小二乘算法的结构非线性恢复力及质量识别的迭代算法。该方法基于质量估计值和部分自由度上的加速度响应测量，通过EKF预测完整响应时程，再利用最小二乘法识别修正质量分布，循环迭代至收敛，最后基于质量收敛值实现物理参数（刚度、阻尼、非线性）的识别，进而得到非线性恢复力。以一个含Bouc-Wen磁流变阻尼器的多自由度体系的数值模型为例，考虑4种不同的质量初始误差，通过数值模拟验证该方法识别结构质量及非线性恢复力的有效性。同时考虑加速度测量噪声的影响，证明了该方法的鲁棒性。

在强动力荷载作用下结构滞回力可直接描述损伤的发生发展过程，并用于结构耗能的定量评估。提出一种仅利用结构部分自由度上加速度响应时程且结构刚度、阻尼、质量均未知时的结构质量识别迭代和滞回力识别方法。首先基于质量预估值利用扩展卡尔曼滤波方法预测结构的位移和速度响应以及未知加速度响应，利用二重切比雪夫多项式对质量进行更新并迭代直到收敛，最后基于收敛的质量识别值描述结构滞回性能，识别结构滞回力。在一个多自由度集中质量数值模型中引入磁流变阻尼器模拟非线性构件，在结构仅已知部分自由度上加速度响应时程的条件下，数值模拟结果发现结构质量分布和阻尼器的滞回阻尼力均有良好的识别结果，同时考察了测量噪声的影响。