研究超声波与粗糙固体界面的相互作用对于材料粘接界面或者材料内部的裂缝、缺陷、损伤的超声无损检测具有重要意义。本文将介观结构上粗糙界面之间的应力-应变关系和宏观上声波与界面间的非线性作用相关联,使得宏观上的界面非线性现象在介观结构上得到解释,从而为实际应用提供理论依据。论文首先介绍了超声无损检测技术的概念及其在无损检测技术的重要地位,列举了超声无损检测仪器的发展过程及常用的几种超声无损检测方法。论文第二部分对固体中声波传播的特性开展了深入研究,发现并分析了固体界面储能的现象,在此基础上建立了描述随机弹性接触界面的模型；论文随后分别研究了界面间应力-应变关系在线性简化模型、指数模型、高斯模型下与超声的非线性相互作用。论文的第三部分对三种模型分别进行数值仿真和实验研究,结果均表明线性模型是一种简化处理的方法,方便理论求解但不能准确地反映界面介观参量与宏观状态(完全关闭、部分关闭、完全打开)的关系；指数模型和高斯模型描述的界面粗糙峰高度分布更加接近真实情况,而且能将介观结构与宏观现象联系起来,使得宏观上非线性超声响应,在界面的介观结构上得到了解释。