在役部件/结构的状态监测和剩余寿命的评估成为工程领域中不可或缺的重要环节。基于声波反射、折射、衍射和衰减等系数测量的传统的超声检测方法对结构中微小或闭合的疲劳裂纹检测效果不明显,而非线性超声的检测方法被研究证明能有效识别这类损伤。由于在实际实验中损伤信号比较微弱,容易受到测试环节、边界条件等产生的谐波成分干扰,甚至导致损伤误报。在这种背景下,本文提出基于亚谐波共振的非线性超声检测方法。由于亚谐波这种非线性成分只存在于固体界面动态接触过程中,不受测试环节影响,而且亚谐波共振在非线性超声检测过程中表现出了阈值特性,可以利阈值条件对疲劳损伤和边界非线性进行区分。为研究疲劳裂纹等接触声学非线性等问题的亚谐波共振,本文进行了如下工作:第一章,简要介绍了结构健康监测背景和国内外研究现状,概述了接触声学非线性的物理机制,明确地说明了本文的主要研究工作。第二章,建立了螺栓松动损伤的双自由度模型,用多尺度法求得模型一阶近似解,分析了系统亚谐波共振所需的阈值条件,实验和数值模拟证实了理论部分分析。第三章,介绍了一维粗糙界面模型,在Hertz接触的基础上建立了单自由度界面刚度模型,理论求解得到系统亚谐波共振的频响方程,详细地分析了系统动力响应中从平凡解到非平凡解的转换过程。第四章,用第三章的单自由度界面刚度模型模拟夹持边界,对模型在非线性超声过程中表现出的调制现象和亚谐波共振现象做出了相关分析,得出了夹持力对响应信号中非线性程度的影响。以夹持边界的疲劳裂纹铝梁为实验对象,对裂纹损伤和边界非线性的亚谐波阈值条件进行定量分析,区分了两者非线性成分的影响。第五章,对本文工作进行总结,指出不足之处并对未来工作进行展望。