本论文系统地研究了激光脉冲线源产生的弹性波在圆柱体中的传播。 首先，本论文对弹性波在圆柱中的传播进行了理论分析，并对圆柱瑞利波 的频散特性进行了详细的讨论，分别给出了不同材料和同一材料不同半径时的 相速度和群速度。研究表明，圆柱表面波的频散特性是简单的。在半径不是很 小时，其相速度和群速度都大于平面上的瑞利波速度，而且随着半径的增大而 减小并趋向于平面上的瑞利波波速。当半径减小时，它们都增大，在小于某一 半径时，它们可大于媒质的横波速度。当半径减小到一特定值时，相速度达到 极大值，此时群速度等于相速度。半径继续减小时，相速度由极大值随半径减 小而减小，而群速度继续增大，到某一半径时群速度也达到极大值。当半径再 减小时，群速度也开始减小。对于半径固定的圆柱，其相速度和群速度同样随 着频率增大而减小，并以平面瑞利波速度为极限。当频率减小时，相速度和群 速度也随之增大，并能超过媒质的横波声速，它们也同样随频率减小而达到一 个极大值，而后又减小。这些结论比Viktorov等前人得到的结果更为详细和完 整，为建立圆柱表面无损检测提供了重要的理论依据。 其次，有限元方法首次被成功地应用于模拟激光脉冲线源激发的弹性波在 圆柱体中的传播。为了模拟高频激励源所产生的波传播问题，本文建立了一种 新的分块矩阵法以用于大型刚度矩阵的有限元计算，并在Matlab环境下开发了 相应的计算程序。应用此程序对脉冲线源在无缺陷和有表面缺陷的圆柱中产生 的位移场分别进行了计算，并用彩色图象显示出来。这些波传播图象直观地给 出了圆柱体中各种弹性波传播的全过程，这对于明确地了解弹性波在圆柱体中 的传播特性无疑是很有意义的。另外，还给出了无缺陷时不同半径圆柱的接收 点的A扫描曲线，并结合射线声学方法分析，进而确定了在不同时刻到达接收 点的脉冲波的类型。有表面缺陷的圆柱中波传播的彩色图象清晰地显示出缺陷 对不同波型波传播的影响，这对于研究如何将声波应用于圆柱弯曲表面的无损 检测有指导意义。 本论文对铝圆柱和钢圆柱进行了激光超声的实验研究，以检验理论和有限 元结果的正确性。在实验中，Q-switched Nd：YAG脉冲激光用作激励源，光探 针用于检测法向位移分量。首次在实验上观察到了顺时针和逆时针传播的圆柱 表面波，并用它们对圆柱表面应力状态及裂纹进行了实验研究。另外，还检测 到了在不同直径的圆柱表面传播几周的圆柱瑞利波，这些瑞利波波形的演变显 示出圆柱瑞利波的频散特性。实验结果与有限元计算结果两者相符合，证明了 有限元是研究圆柱体中波传播的很有效的方法。 最后，应用时频分析方法中的伪魏格纳-维尔分布(PWVD)分析了圆柱瑞 利波的频散特性。从实验数据的伪魏格纳-维尔分布得到了相应的群速度频散 曲线。由PWVD得到圆柱瑞利波的频散曲线也清楚的显示了在低频区的群速度极 大值。理论频散曲线和实验频散曲线很好的一致性证明了对于圆柱瑞利波的频 散特性理论分析是正确的，它也显示出伪魏格纳-维尔分布是分析频散问题的 一种好方法。