管道结构因其安全、稳定、可靠等特点,在建筑、工业、市政、舰船等领域中有着广泛的应用,现已成为五大运输方式之一。管道结构服役期内因外力破坏、老化腐蚀、环境作用等影响而产生结构损坏,极易造成环境污染和财产损失,因此,针对管道结构如何进行快速、高效的检测,保证工业管道、城市管网等的安全可靠显得尤为必要。超声导波无损检测技术凭借其快速、高效、安全的特点,在管道结构无损检测领域具有广阔的应用前景。本文利用超声导波探测技术,对直管段结构的单缺陷和双缺陷进行损伤识别、定位以及成像。首先基于空心柱面导波理论,介绍导波相关概念和导波衰减现象,推导管段结构的导波频散方程,绘制频散曲线,了解管段结构中导波纵向模态、弯曲模态、扭转模态的特征,说明选择L(0,2)模态导波对管段结构进行探伤的优势,介绍管段结构中超声导波探测的基本原理。其次,基于ABAQUS软件,建立管段有限元模型,说明单元类型和网格划分的原则,阐述边界条件简化原因,并利用显式动力分析模块模拟超声导波在直管段中的传播,对比选择对管段损伤识别最为敏感的激励信号周期数和激发频率。再次,通过数值模拟,研究在直管段中单缺陷深度和周向长度对L(0,2)模态导波反射系数影响;研究直管段的双缺陷尺寸、缺陷间的距离以及缺陷周向相对位置,对缺陷识别效果的影响,分析超声导波在双缺陷管段中的传播路径。此外,介绍板结构损伤识别定位的方法和原理,并在分析板结构椭圆定位成像方法的基础上,推导出适合管段单缺陷和双缺陷的轴向定位方法和损伤成像方法。最后,介绍实验仪器与实验流程,进行无损管段超声导波实验,选择合适的激发频率与激励信号周期,并通过单缺陷管段超声导波探伤实验,验证上述轴向定位方法与损伤成像方法的有效性。有限元模型缺陷轴向定位及成像结果,表明三点轴向定位方法和圆形轨迹成像方法能有效反映管道单缺陷和双缺陷的轴向定位和周向长度信息。实验管段缺陷轴向定位和成像结果表明,上述两种方法具有可行性,但这两种方法的精确度主要取决于超声导波信号数据的精度。