近年来,随着众多的焊接技术出现在车辆结构件的生产过程中,激光焊接技术以其焊接速度快、变形小、热影响区窄、定向性好、易实现自动化等优点广泛应用于轨道车辆车体加强筋骨架与侧墙蒙皮的搭接焊接。通过半熔透型激光焊接方式,使车体具有优良外观的同时又有较好的气密性和牢固性。然而,由于操作失误、焊接设备波动、焊接参数不正确等问题,可能导致焊缝中出现缺陷,其存在将影响焊缝的强度和质量评价。因此,对车体搭接焊缝进行质量检测是生产制造过程中必不可缺的一项工作。过去关于激光焊焊缝质量检测评估有两种方法,一种是基于焊接参数的在线评估,而另一种是具有破坏性的焊后检验。这两种方法由于其自身的一些局限性,已经不适用于当今时代要求高效率、高质量的检测评估。于是,通过对焊缝无损检测技术的综合了解,及车体搭接焊缝结构的特点提出应用空气耦合超声导波检测技术对其进行检测研究,主要研究内容如下:介绍了兰姆波相关知识,推导了薄板中兰姆波的频散方程、相速度和群速度的定义式并绘制3 mm钢板的相速度、群速度频散曲线。分析了不同频率下零阶模态兰姆波的波结构。推出了从空气向板中激励单一频率兰姆波的入射角的计算式。通过COMSOL有限元仿真软件对车体搭接焊缝结构进行简化建模,分析了S0和A0两种模态兰姆波在搭接焊缝结构中的传播特性,发现兰姆波经过搭接焊缝时会产生模态转换。对接收信号进行模态识别,发现A0模态比S0模态更容易被换能器接收。分析了上下层板间隙宽度、焊缝熔深、焊缝宽度以及缺陷尺寸大小的变化对兰姆波接收信号的影响,绘制变化趋势图,发现板间隙和焊缝熔深变化对接收信号的幅值影响不大,焊缝宽度宽度增大导致接收信号幅值上升,缺陷宽度变化仅对A0模态兰姆波的接收信号幅值产生较为规律的影响。介绍了NAUT-21空气耦合超声检测系统,制作了实验所需的试样。分析了探头间距、探头提离距离对接收信号的影响,发现两者数值增大仅导致信号幅值减小。结合仿真,采用S0和A0模态兰姆波检测不同焊缝宽度的试样,发现两种模态兰姆波的接收信号幅值变化趋势和仿真中的变化相比总体上相同,证明两种模态的兰姆波均可实现实际焊缝宽度的定量分析。采用A0模态兰姆波检测不同未焊透缺陷宽度的试样,发现接收信号幅值变化趋势与仿真的相比有着较高拟合度,证明A0模态兰姆波对实际未焊透缺陷宽度进行定量分析是可行的。以空耦导波检测的原理应用6 d B法对缺陷进行测长分析,发现测量结果与缺陷的实际长度相比有23%左右的误差。针对搭接焊缝结构特性及缺陷类型,采用水浸聚焦C扫、相控阵扇扫、全聚焦三种高频率超声成像检测方法对缺陷试样进行成像检测,对比成像结果发现:水浸聚焦C扫成像法既可检出缺陷,又可呈现焊缝整体样貌,但在焊缝表面粗糙时会产生一定程度的漏检;相控阵扇扫成像法可通过声束聚焦区幅值的变化检出缺陷,缺陷越大幅值越大;全聚焦成像法对缺陷有较好的检测结果,可实现便捷的定量分析。