航空航天等领域的重大装备在制造和长期使用过程中,受循环冲击载荷、高温高压、高应力集中和腐蚀等影响的关键部件极易产生诸如疲劳、微裂纹等形式的早期损伤。在循环冲击载荷作用下,关键部件极易产生疲劳损伤。受应力集中影响,疲劳形成微裂纹后极易扩展成宏观裂纹进而引起结构破坏,严重威胁着人们的生活生产安全。因此,早期损伤的检测是必要的。与线性超声技术相比,非线性超声对早期损伤更敏感,成为近年来的研究热点而被广泛关注。现有研究多聚焦于利用谐波法或混频技术对早期损伤进行定量评价。而超声波的静态分量作为二阶分量的一种,利用其对早期损伤的研究相对较少。另外,复合材料和硅橡胶等高衰减材料因其轻质、耐腐蚀、耐老化和耐冲击等优点,逐渐用作航空航天等领域重大装备结构件中,且使用量日益增多。目前对高衰减材料的厚度测量研究亦较少,当高衰减材料厚度未知或随着位置不同而发生改变而又需明确其厚度时,发展高衰减材料厚度的测量方法亦有其必要性和迫切性。本研究的主要内容包括:（1）基于入射超声纵波静态分量建立了自发自收的高衰减材料厚度测量非线性超声系统。利用脉冲回波技术,通过测量两相邻静态分量脉冲回波信号的飞行时间差,对高衰减材料厚度进行了测量。通过对四块不同厚度的硅橡胶进行测量,验证了该方法的有效性。同时也验证了静态分量的低衰减性,表现为其比入射超声纵波和二次谐波传播距离更远。（2）分析了Lamb波静态分量在薄板结构中的传播特性,提出了一种利用静态分量对疲劳状态定量评价的非线性超声方法。通过有限元仿真分析了静态分量随传播距离的累积性质。根据静态分量与疲劳状态的对应关系,数值分析了静态分量随疲劳状态的变化规律。在基频Lamb波和静态分量脉冲群速度匹配条件下,实验验证了静态分量与薄铝板疲劳状态的定量关系。（3）发展了基于超声横波与微裂纹相互作用所产生二次谐波的微裂纹取向定征方法。通过构建的单微裂纹双线性应力-应变本构模型分析了入射超声横波与微裂纹相互作用产生超声非线性的机理。利用次级声源指向性验证了该模型的正确性,即根据次级声源指向性准确定征了微裂纹的取向角。（4）基于Lamb波静态分量提出了一种对薄板结构中微裂纹进行定位的方法。基于接触声非线性理论和双线性应力-应变本构模型,构建了A0模式Lamb波与微裂纹相互作用的二维有限元模型,发展了一种基于Lamb波静态分量的微裂纹定位方法。数值仿真结果表明,新产生的静态分量为S0模式Lamb波,该方法可对微裂纹进行准确定位。同时,分析了微裂纹影响区域刚度差的变化对静态分量幅值的影响。（5）提出了一种薄板中微裂纹定位的非线性混频技术。基于接触声非线性理论和双线性应力-应变本构模型,构建了混合Lamb波与微裂纹相互作用的有限元模型,并分析了两者相互作用的混频非线性响应。基于差频Lamb波（A0模式）的飞行时间,定义了一个归一化幅值因子,据其可直观地判断微裂纹位置和个数。数值仿真结果表明,该非线性混频技术可准确判断微裂纹位置和个数。另外,本研究亦分析了Lamb波频散特征对微裂纹定位的影响。在材料早期损伤阶段的无损检测领域,本研究具有一定的理论和实验借鉴意义。本研究对超声纵波静态分量在块体和Lamb波静态分量在薄板结构材料中的产生机理研究具有一定的借鉴意义。可对材料早期损伤程度定量评价和损伤位置局部定位研究提供一定的理论、数值仿真和实验基础。另外,本研究丰富了非线性Lamb波混频技术,对薄板中微裂纹局部定位具有一定参考价值。