大型农机装备液压系统故障已成为影响农机装备使用可靠性的关键因素,发展一种高效、精准的非介入式压力检测方法可以有效避免液压管路超载导致的液压系统故障。超声导波技术由于其独特的优势,已被广泛应用于航空、机械装备、设施农业等领域中杆、管、板类等结构的损伤与缺陷的无损检测,取得了良好的应用效果。超声导波声弹性效应在应力检测方面具有潜在的优势,可以评估结构的绝对应力水平。特别对于大型农机装备液压管路的压力可实现非介入式检测,对于丰富与探索非介入式压力测量方法和提高农机装备的使用可靠性,都将具有重要的现实意义和广阔的应用前景。然而,超声导波在考虑管道内压力的影响时,由于需考虑应变能的影响,理论模型需使用三阶弹性常数建立超弹模型,故波动特性较为复杂,使得压力作用下超声导波多模态与频散特性共同作用的声弹特性理论分析较为困难,严重制约着超声导波技术在管道压力检测方面的推广应用。为究明管类结构在承受内压时超声导波在其中的传播特性,本文在考虑管道受内压应力分析的基础上,基于Murnaghan超弹模型建立了具有初始应力条件的非线性波动方程,数值求解了柱面导波在两种初始应力条件下的频散特性,并基于此建立了声弹频散曲线,以分析各模态激励频率对压力的敏感性。通过在柱面导波声弹理论分析的基础上,选择适合工程检测所用的激励模态与频率,对管道内压检测模型进行了数值模拟,进一步优选出最佳的激励模态与频率。研制磁致伸缩传感器与搭建可控式液压管路压力检测试验系统,采用纵向L(0,2)和扭转T(0,1)模态对管道内压进行了检测,论证了基于超声导波声弹性效应非介入式管道压力检测方法的可行性。主要研究工作如下:(1)基于Mumaghan超弹模型建立了具有初始应力条件的非线性波动方程,采用等效弹性常数法数值求解了四类柱面导波L(0,m)、F(1,m)、F(2,m)和T(0,m)在两种初始应力条件下的频散特征值,得到了表征声弹敏感模态与激励频率的声弹频散曲线。结果表明:柱面导波声弹性效应受激励频率影响较大,不同激励频率点声弹系数具有明显的差异,且声弹系数频散较大,适合压力检测的模态与激励频率需综合考虑可激励性、频散性和声弹敏感性。(2)基于多物理场耦合软件COMSOL数值模拟了初始压力条件和初始温度场作用下纵向模态与扭转模态的传播特性,并基于互相关函数法计算了两种压力条件下和两种初始温度条件下导波传播的时延值,根据时延值计算了数值模拟的声弹系数和温度效应。结果表明:数值模拟结果与理论计算吻合较好,得到了适合试验检测用的模态与激励频率;在试验时需要考虑温度对压力检测的影响。(3)为实现单模态的激励和避免耦合剂等其他因素对声弹性试验的影响,分别研制了纵向模态与扭转模态磁致伸缩传感器,并基于COMSOL固体力学模块和AC/DC模块多场耦合模拟磁致伸缩传感器激励导波在管道中的传播特性,验证传感器的性能,分析适合压力检测传感器的布置距离,证实研制传感器的性能可以满足声弹压力检测的需求。(4)搭建了基于超声导波声弹特性的液压管路压力检测试验系统,对纵向模态与扭转模态的环境温度影响和声弹特性进行了试验研究。结果表明:环境温度对声弹压力检测的影响较大,需在实测时标定温度;声弹系数趋势与理论结果吻合性较好,但数值存在较大的偏差;106kHz L(0,2)纵向模态压力检测精度较低;32kHz T(0,1)扭转模态受压力作用会发生频散64kHz T(0,1)模态的声弹性效应较强,但误差较大;128kHz T(0,1)模态考虑温度的影响时,可实现管路的非介入式压力检测。