复合材料由于其强度高,比刚度高,可设计性强,以及良好的加工工艺性等优点,被广泛应用到航空航天,船舶,轻量化汽车,以及工程和建筑领域。但是其复杂的加工工艺流程与恶劣且多变的服役环境,经常会导致其内部结构产生各式各样的缺陷或损伤。这些微小的损伤可能会使材料整体的刚度,强度退化,甚至在工程应用中会造成严重的安全事故。为了避免这种情况的发生,就需要一种可以快速有效检测出材料早期内部微损伤的无损检测方法。非线性超声检测凭借其对早期微损伤的敏感性,在无损检测领域得到了广泛应用。本文通过实验与有限元数值模拟仿真相结合,研究了非线性Lamb波在受不同拉伸位移载荷下的非线性响应,以及不同检测距离和疲劳加载初期的疲劳循环次数对非线性系数的影响。首先,介绍了超声波在单层各向异性板中的传播特性,并利用全局矩阵法推导出其在多层各项异性板中的传播特性,得到了非线性Lamb波在多层板中传播时的波动方程,通过其波动方程,使用数值分析软件绘制出Lamb波在复合材料层合板中的频散曲线,并介绍了Lamb波多模态,易频散的特性。根据频散曲线以及模态选取的原则,选定了本次研究中所用到的Lamb的频率。同时,定义了相对非线性系数用来表征材料中的非线性响应。其次,通过实验方法来研究复合材料层合板受拉伸损伤后的非线性响应,简述了实验方案以及材料的选取和试件的制备等环节。搭建了非线性超声Lamb波检测平台,对不同拉伸位移的试件进行检测,并研究了激励-接收距离对非线性系数的影响。然后,通过实验研究了复合材料在受循环载荷加载的情况下,循环加载次数和加载频率与检测的非线性系数之间的关系。结果表明,在疲劳加载的初期,非线性系数与加载次数正相关而与加载频率关系不大。最后,通过有限元数值模拟仿真软件对复合材料层合板受拉伸损伤后的非线性响应进行研究。建立含拉伸-去振动-超声检测,三个分析步的仿真模型。将仿真结果与实验测得数据做对比验证了仿真模型的有效性,进而研究了非线性系数,拉伸位移,损伤面积三者之间的联系。最后又研究了材料铺层角度对拉伸损伤以及非线性响应的影响。