奥氏体不锈钢具有良好的使用性能,常用于制造石油化工、航空航天以及核工业等领域的重要设备,但严苛的服役环境可能导致构件表面产生微裂纹等早期损伤,严重影响设备的正常使用,甚至引发灾难性断裂事故,及时地检出微裂纹等早期损伤显得尤为重要。作为裂纹检测的常用方法,常规超声波检测对尺寸远小于波长的微裂纹等早期损伤不敏感。基于此,本论文选用非线性超声检测技术结合COMSOL多物理场仿真软件,以理论研究、仿真模拟以及实验验证相结合的方式,开展了受载条件下奥氏体不锈钢表面微裂纹损伤的非线性表面波检测研究,揭示并表征了应力对表面波在含微裂纹损伤材料中传播行为的影响。在对课题背景、研究意义以及研究现状的分析基础上,重点介绍了非线性超声波检测的基本原理,依据接触声非线性理论解释了超声波遇到微裂纹产生高次谐波的现象,推导了表面波非线性系数,用于缺陷表征。其次,应用COMSOL多物理场仿真软件创建了受载条件下奥氏体不锈钢微裂纹的非线性表面波检测模型,再现了表面波的传播过程,分析对比了有限元软件的参数设置对模拟效果的影响,实现了应力场与超声场的耦合,验证了模型的可行性与正确性。在此基础上,探讨了应力对表面波在含微裂纹损伤材料中传播行为的影响,数值模拟结果发现:（1）恒应力作用下,对于表面深度100～300μm,宽度10～50 nm范围的微裂纹,非线性系数随宽度的增加而减小,二者呈负相关,随深度的增加而增大,二者呈正相关。处于拉应力状态时,微裂纹开口变大,裂纹边界的接触状态改变,张开/闭合的效果减弱,非线性响应弱于无应力状态,而处于压应力状态时情况则与之相反;（2）随着拉伸交变应力σmax从1 MPa增加至5 MPa,微裂纹的接触效应减弱,表面波非线性系数明显减小;随着循环周次从5周增加至200周,微裂纹逐渐开裂,裂纹界面接触面积增加,非线性系数逐渐增大;（3）在激发信号一定的情况下,随着裂纹密度从0.1增加至0.3,非线性系数增大近4倍,微裂纹密度c可作为非线性超声波检测金属构件损伤状态的定量指标。最后,进行应力腐蚀与交变应力作用下预制微裂纹的非线性表面波检测实验,实现了对载荷作用下不锈钢表面微裂纹损伤的表征,结果表明:随着应力腐蚀时间或交变应力循环周次增加,表面波非线性响应均会增强;将两种实验数据与数值模拟结果进行互相验证,结果证实模拟结果与实验结果保持较好的一致性。