硬脆材料以其独特的力学物理性能、机械性能广泛应用在航空航天、国防等高新技术领域,其加工表面特别是亚表面损伤的检测是加工表面完整性研究领域的热点。由于激光声表面波技术能够快速、准确的对介质表面/亚表面的物理和力学性能进行微观测量,且对材料表面/亚表面缺陷具有高度敏感性,该研究具有重要的理论和工程应用意义。本文针对激光声表面波法在材料缺陷损伤检测中的应用,从理论研究、仿真计算和实验测试技术这三个方面对声表面波检测技术在硬脆材料加工损伤检测中的应用进行了研究,主要研究内容如下所述。在理论方面,应用弹性波传播的理论方程,从声表面波在分层的压电介质材料中传播的理论公式入手,推导了声表面波在分层的各向同性和各向异性介质中的边界条件和传播方程,最后采用MATLAB的编程方式,应用循环迭代的方法计算出了声表面波的理论色散曲线,分析了表面层具有不同杨氏模量值时对理论色散曲线的影响。在仿真方面,本文根据声表面波的传播特征,在ANSYS软件中建立了以Si晶体材料为目标的性能参数的几何模型,在模型中通过加载位移载荷函数,对声表面波的传播过程进行了瞬态动力学仿真,通过对拾取点信号的拾取和处理得到了声表面波传播的仿真色散曲线,分析了具有不同杨氏模量和厚度的损伤层对色散曲线的影响。为了进一步对声表面波在硬脆材料检测中的应用进行研究,最后进行了实验测试,首先根据激光声表面波的检测理论和应用原理,搭建了激光声表面波检测平台,其中包括激光器参数的计算和型号选取、PVDF压电薄膜传感器的结构设计、数字滤波器的设计等内容,并进行了实验测试,最终检测到了有效的声表面波信号。通过上述三方面的研究,计算得出的理论色散曲线为激光声表面波技术在实验、实际检测中的应用提供了重要的理论基础,通过仿真计算验证了声表面波在硬脆材料损伤检测中应用的可行性,并搭建了检测平台,成功进行了实验信号的检测。