电磁超声检测技术作为一种非接触式无损检测方法,有无需耦合剂、耐高温等特点,在金属对象的性能检测方面具有广阔应用前景。其中结构件早期的塑性变形和疲劳损伤检测是设备安全运维中值得注意的重要问题。直接对相关结构件进行早期损伤检测存在困难,而借助试件厚度变化、内部晶体结构变化或其他相关特性进行协同分析结构件早期损伤不失为一个可行性的方案。本文首先介绍电磁超声波的产生机理,分析在电磁超声检测过程中噪声、表面粗糙度和材料性质等因素对检测结果的影响,并通过建立相关模型对理论进行验证。针对金属构件的宏观塑性形变检测问题,提出了电磁超声时差法和电磁超声声谐振技术,利用有限元仿真软件建立仿真模型,对所得结果进行分析,验证其理论可行性;其次搭建电磁超声检测平台,对受不同轴向压力的试件进行检测,并通过相关信号处理方法实现试件厚度信息的提取;最后结合试件所受不同轴向压力与其试验检测得到的变形量,获得材料的应力应变关系。同时,针对不均匀塑性变形的电磁超声检测问题,提出了一种基于电磁超声声谐振理论的电磁声谐振旋转扫描检测方案,利用有限元仿真软件建立两侧不等厚斜坡模型,并对仿真结果进行分析,验证了该方案的理论可行性;然后搭建电磁超声声谐振检测实验平台,对斜坡试件进行定“点”旋转扫描检测,获得试件不同“点”的厚度值。同时,引入检出概率的概念来定量分析旋转扫描的检测成功率,并对所提出超声检测方案的检测能力和检测可靠性进行评价。最后,针对轮轨疲劳损伤问题,本文阐述了非线性超声与滚动疲劳磨损的理论基础,基于轮轨试样的表面磨损程度特征,建立Murnaghan模型,利用非线性超声有限元仿真,通过塑性变形层厚度变化模拟不同程度的摩擦损伤,观察相对非线性系数变化规律,并对CL60、U75V轮轨试样进行相关试验研究,讨论轮轨摩擦损伤过程中相对非线性系数的变化规律。