金属材料在长期循环载荷的作用下,极易产生疲劳损伤进而引发断裂造成事故,因而及时识别并定位金属结构中的早期疲劳损伤意义重大。非线性声学效应对这种早期损伤比较敏感,能够有效表征损伤结构的存在,因此本文基于非线性声学理论对金属的疲劳损伤检测与定位展开研究。本文基于ABAQUS软件开展了相关仿真工作:对接触声学非线性的作用机理进行了仿真研究,揭示了声波与损伤结构的作用过程。建立了不同健康状态的同侧激励混频仿真模型,表明通过混频法可以实现金属材料的损伤检测。通过仿真建模分析了面内和面外位移分量、激励信号时间长度和应力加载强度对混频信号幅值强度的影响,该研究为金属疲劳损伤检测产生明显混频效应的激励源参数设计提供了参考。建立了异侧激励混频仿真模型,研究了Al6061-t6材料中激励信号的速度传播规律、传播距离与信号碰撞对能量耗损的影响,为异侧激励延时定位算法的验证提供了参数设计依据,结果表明优化后的参数可以有效用于损伤结构的定位。采用时频分析方法对多周期激励下的输出混频信号进行分析,提出了通过小波系数矩阵查表法来获取目标混频信号出现的特征时间值的方法,进一步提出了一种基于时频分析原理的疲劳损伤定位算法。通过仿真建模进行激励信号时长、接收点与裂纹距离对所提定位算法的误差分析,结果表明在误差允许范围内该定位算法的有效性,丰富了疲劳损伤定位方法。搭建了异侧激励混频实验系统,通过实验确定混频检测最优化激励条件;针对样件中有无裂纹位置进行延时实验提取混频信号,实验结果表明延时定位方法可以有效对金属结构的早期疲劳损伤进行检测与定位。