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近年来,化工、能源及航空航天行业的快速发展对服役装备的可靠性提出了新要求。设备在极端条件下服役,受高温、高压和重载等影响,构件材料的组织逐渐演化产生塑性区和微裂纹。为避免微裂纹演化形成宏观裂纹导致结构突然断裂从而酿成生产事故,亟需发展能够检测微裂纹及尖端塑性区的无损检测方法。针对裂纹尖端塑性区的定位及评价需求,本文开展了非线性超声混频方法研究,具体研究内容如下:1.使用有限元仿真方法,选用两束横波混频生成和频纵波的模式,研究了非线性超声混频的发生条件。通过设置不同参数的模型,研究非线性区域的尺寸大小对非线性超声混频效应的影响。仿真结果表明非线性区域尺寸越大,非线性超声混频响应越高。2.以A17075-T6材料为检测对象,通过实验方法证明两束横波产生的和频纵波可用于裂纹尖端塑性区的定位。分别选取中心频率为5MHz-5MHz的两束横波和4.75MHz-5.25MHz的两束横波作为基波的模式开展非线性超声混频实验,并使用非线性超声混频参量定位表征裂纹尖端塑性区。实验结果表明两种频率对产生的非线性超声参量峰值区域与材料中塑性区位置吻合,可以看出非线性超声混频方法能够比较有效地定位裂纹尖端塑性区,并且5MHz-5MHz的频率对定位效果优于5MHz-5MHz的定位效果。3.以A17075-T6材料为检测对象,通过实验方法研究两束横波产生的和频纵波用于追踪裂纹尖端塑性区演化的可行性。首先制作具有不同尺寸塑性区的三点弯曲试样,然后选取中心频率为5MHz-5MHz的两束横波为基波的模式,使用非线性超声混频方法定位和表征试样中塑性区的位置和面积。实验结果显示不同尺寸塑性区试样的非线性超声混频参量峰值区域大小不同,表明了非线性超声混频方法能够比较有效地分辨出裂纹尖端塑性区的位置和大小变化。