针对目前残余应力的测量方法不能满足无损、操作方便、高效、测量精度高等实际生产要求,为了满足大型工程结构的服役需求,本文基于声弹性原理,针对生产中应用广泛的钢材料,对影响钢应力测量的织构效应进行了研究,针对织构效应提出了改进方案,并通过一系列实验进行了验证,开发出了一种能够对钢结构的表面应力进行无损、快速、高精度测量的超声测量方法。为了采用超声波法对钢中的应力测量方法,本文首先基于声弹性原理分析了非线弹性理论下的声弹性方程,推导出了LCR波在各向同性介质和在各向异性介质中的声弹性方程,为应力的测量奠定了理论基础。应力的测量需要一套测量系统作为载体,本文主要从硬件和软件两个方面对系统进行了搭建。根据LCR波在钢中的传播特性,测量出了低碳钢的第一临界折射角,并利用该角度设计出了收发一体式、一发双收式、标定测量一体式等三种超声换能器;根据功能需求,搭建出了由上位机、系统激励、超声换能器组成且能够实现数据采集、波形调制、数据同步、数据存储与计算功能的硬件系统;利用Lab VIEW程序开发软件,编辑出了能实现协调激励信号的发射、超声反馈信号的接受、反馈电信号的转化与计算、数据结果的筛选、存储和最终显示功能的超声测量系统软件。针对影响钢应力测量的织构效应,通过超声测量结果分析了低碳钢中组织织构对超声测量结果的影响,根据织构对超声测量造成影响的三个可能原因,分别采用方向性标定实验、超声换能器的降频实验、设置超声测量软件参数这三个方面出发进行实验验证,实验结果证明,采用方向性标定、超声换能器降频、重新设置软件参数这三种方法在降低超声测量过程中的织构效应上是有效的。为了验证超声测量系统的测量精度,运用该系统对低碳钢对接平板的焊接残余应力进行了测量,并采用小孔法和有限元法同超声系统的测量结果进行了对比,结果表明:超声测量的最大偏差不超过15%σs,整体平均偏差在10.06%σs在一定条件下可以代替应用较广泛的小孔法。