随着工业的飞速发展,金属材料越来越广泛的应用于各个行业,因此金属材料的早期塑性损伤的检测问题成为热点问题。研究表明非线性超声特征参数对材料早期力学性能退化、早期损伤等较为敏感。本文针对不同厚度的塑性损伤铝合金试件,基于Murnaghan模型建立了电磁超声非线性检测有限元分析模型,并进行了仿真和实验研究。主要研究工作如下:(1)基于Murnaghan模型的应变能函数,推导了Murnaghan参数和塑性损伤程度的关系。通过改变Murnaghan参数研究超声波的非线性响应,仿真结果表明随着Murnaghan参数的增大,即试件的塑性损伤程度增加,二次谐波也幅值增大;(2)基于Murnaghan模型建立超声非线性有限元分析模型,利用纵波对厚度为10mm的铝合金试件进行电磁超声非线性检测。通过对材料不同本构关系、超声波传播距离、不同激励频率对非线性影响的分析可知,二次谐波幅值随着超声波传播距离的增加呈现出累积效应,非线性效应与激励频率无关。(3)仿真研究厚度为1mm的铝合金试件中Lamb波的非线性响应。结果表明:随着塑性损伤程度的增加,二次谐波幅值也增加;随着超声波传播距离的增加,二次谐波幅值与相对非线性系数均呈现出累积效应;当超声波由完好区域传播至塑性损伤区域时,二次谐波幅值与相对非线性系数均会出现大幅跃变,因此可利用该响应实现对塑性损伤区域长度的定量检测。(4)搭建了电磁超声非线性检测实验平台,利用纵波在厚度方向上对试件进行超声非线性检测,实验结果表明:随着塑性损伤程度的增加,二次谐波幅值增大,可利用这一响应对厚板的塑性损伤程度进行定性测量;利用Lamb波对厚度为1mm的试件进行超声非线性检测,其二次谐波幅值和相对非线性系数均随着超声波传播距离的增加呈现出累积效应,可实现对塑性损伤区域长度的定量测量。