随着我国经济的快速发展,板状金属材料在建筑领域中的使用范围越来越广,然而,板状金属材料受到往复荷载作用时容易产生疲劳裂纹,由此产生的损失非常惨重,因此对金属板内疲劳微裂纹的早期检测具有重要意义。检测疲劳裂纹的传统方法是线性超声技术,但是该方法对疲劳裂纹的早期阶段并不敏感。学者们提出了非线性超声检测方法,其中最有工程应用前景的是非线性声场调制方法。目前的非线性声场调制方法是基于双频激励的,即输入信号为一个低频的振动信号和一个高频的超声信号。这种方法有很多缺点:要想产生明显的调制现象,激励频率的选择相对困难;调制信号的产生很容易受到环境因素和操作状况的影响;施加低频振动信号会对结构本身产生一定的影响。为了解决以上的问题,本课题提出了基于宽频激励的非线性声场调制方法,用一个宽频信号代替双频信号,定义损伤因子并用它表征金属板微裂纹损伤情况,对此方法展开相应的理论和数值研究。本文重点研究了固体介质中宽频信号激励下非线性超声波动方程的解,进而解释了非线性声场调制现象。在忽略高阶非线性和滞回非线性等条件下,得到的二阶非线性系数与后文中数值分析的结果相吻合。由于宽频激励下非线性声场调制响应信号较复杂,所以先采用ABAQUS有限元分析软件对双频信号激励下非线性声场调制现象进行了研究,在分析结果中能够提取到了一阶和二阶调制边频信号。本文还分析了不同微裂纹走向时的调制现象,结果表明该方法对不同走向微裂纹的检测同样是有效的。针对宽频激励下非线性声场调制响应信号比较复杂的问题,提出用损伤因子表征金属板的微裂纹损伤情况。通过对调制边频信号的研究,发现损伤因子既可以包含调制边频的幅值特征,也可以包含调制边频的阶次或数量特征。在此基础上,设置不同尺寸的微裂纹金属板模型和不同激励接收位置的模型。经过研究发现损伤因子幅值会随着微裂纹的长度变长而变大,随着微裂纹的宽度变宽而变小;水平方向接收点与微裂纹距离逐渐变大时,损伤因子幅值会逐渐变小,竖直方向上损伤因子的幅值与激励接收路径的位置关系不明显。论文中对上述现象均作了具体的分析。为了进一步研究微裂纹的定位方法,改变了宽频激励信号的能量,损伤因子在不同路径的幅值明显不同,依此确定微裂纹的位置。