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碳纤维增强复合材料(CFRP)具有众多金属材料所不具备的优异性能,其应用范围已涵盖航空航天、风力发电、压力容器、海洋工程等领域。在制造和实际使用中,CFRP难免会产生裂纹和分层损伤,对结构整体的可靠性和安全性造成巨大威胁,由于CFRP通常应用于结构工程的关键部位,因此运用无损检测方法检测CFRP结构损伤具有重要意义。本文提出利用超声红外热像检测技术对CFRP结构损伤进行检测,通过理论分析、仿真模拟以及试验验证,分析了超声激励下损伤处的温度场分布特征,判断损伤的存在,对超声红外热像检测技术在CFRP结构损伤检测上的应用起到一定的推动作用。本文的主要包含四部分研究内容:1)介绍了超声红外热像检测技术的基本检测原理,运用振动动力学理论,建立了变幅杆与板件非线性接触碰撞的碰撞振子模型,得到其振动方程,理论分析影响能量耦合的相关因素;根据平面波传播理论,推导功率超声波在CFRP中的传播规律;对损伤处的三种生热来源(粘弹性生热、摩擦生热、塑性生热)进行理论分析。2)在ABAQUS有限元分析软件中,建立了含裂纹损伤的CFRP板模型,对普遍使用的面源激励和圆柱体激励方式进行优化改进,通过改变激励振幅和预紧力,说明检测条件对损伤生热特征的影响,同时探究检测条件的作用机理。3)建立含有边缘垂直贯穿裂纹和边缘分层损伤的CFRP板模型,分析损伤的温度场特征,通过改变试件厚度、裂纹方向以及试件铺层方向,分析其对损伤生热的影响,建立含裂纹损伤的CFRP方管和圆管模型,从超声振动、能量耦合、生热等角度分析结构形状对损伤生热的影响。4)搭建了超声红外热像检测系统平台,在仿真分析的基础上,设计了CFRP结构损伤的超声红外检测试验,制作具有不同裂纹长度、不同分层面积的CFRP板试件,通过热图像处理算法实现损伤的定量识别,同时制作了含冲击损伤的CFRP方管、圆管试件,验证不同激励位置下的损伤检测效果,并进行了多次损伤检测试验,验证了预紧力对损伤生热的影响,最后对实际工程领域的CFRP桁架结构和风机叶片进行了损伤检测。