纤维增强复合材料及结构因其优异的力学承载性能和多功能特性在航空航天,船舶海洋等工程领域得到了越来越广泛的应用,然而此类材料在制备和服役过程中易形成损伤和缺陷,从而影响其相关力学性能,增加结构在服役中提前失效的风险。针对工程需求量不断上升的复合材料及结构来说,对其制造以及使用过程进行无损检测和定期维护至关重要。相比于传统无损检测方法,激光超声检测法具有非接触、分辨率高、检测精度高、自动化程度高等优异特点具有广泛的应用前景。目前国内外对于该技术的研究,特别是激光超声检测技术应用于复合材料及结构方面,尚处于起步阶段。本文主要针对纤维增强复合材料及结构的特点,基于弹性力学和热力耦合相关理论,采用有限元数值方法,系统开展复合材料及结构激光超声波传播特性及缺陷识别方法研究。首先,介绍了激光激发超声波的基本理论,简述了该方向弹性力学、激光辐照等效热源模型、热力耦合等相关理论和数值计算方法。基于此,采用完全热力耦合方法,对激光激发碳纤维复合材料层合板的超声波传播过程进行了仿真模拟,分析了超声波在复合材料单层板不同方向的传播特性,讨论了层合板厚度和铺层方式对超声波传播特性的影响,并通过与前人文献中的仿真结果进行对照验证模型的可靠性。其次,针对含面内缺陷、层间缺陷和混合缺陷的复合材料层合板,开展其激光超声波传播特性及缺陷检测方法研究。对于面内缺陷类型,分析了缺陷尺寸对损伤识别结果的影响,实现了缺陷的定位和定形,并探讨了多个面内缺陷共存时的耦合作用对检测结果的影响;对于层间缺陷类型,讨论了层间缺陷的判定方法和深度的定位方法;对于混合缺陷,模拟并实现了同时含面内缺陷和层间缺陷类型结构的缺陷定位。最后,研究了含缺陷碳纤维复合材料蜂窝结构、碳纤维复合材金字塔点阵结构、双向编制波纹夹芯结构的激光超声波传播特性,讨论和对比了激光超声检测方法对此类结构进行无损检测的效果。