为了更快捷有效地识别结构中存在的缺陷,在实验室浇筑了内部含球形缺陷的水泥砂浆试件,通过三维数字图像相关方法测得试件在单轴压缩荷载下其侧表面的竖向和水平方向的位移值。基于水平集函数描述结构内部的缺陷特征,结合扩展有限元法和人工蜂群智能算法,建立了三维结构内部缺陷反演分析模型,在模型边界上施加测得的位移值作为边界条件,进行三维结构内部缺陷反演分析。模型采用水平集函数描述结构内部的缺陷,迭代过程无需进行网格重划分;同时,人工蜂群智能算法可进行全局搜索,迭代速度快且可避免早熟陷入局部最优。数值反演分析结果与实验结果的对比表明:所建立的反演分析模型能够有效快速地识别三维结构内部的缺陷。