随着科学技术和工业化的飞速发展,材料的应力状态在航空航天、生物医学、军事装备等领域越来越受到重视。由薄板材料组成的机械构件,在加工和服役过程中,不可避免的会产生内部应力。这会使构件内部产生微小裂纹,降低构件的疲劳使用寿命,导致其发生变形或断裂。因此,探究应力的检测方法显得极其重要。针对服役过程中机械构件应力的检测与评估,超声检测因其无损、灵敏度高、操作简单等特点受到人们广泛的应用。本文基于声弹性效应和声反射技术,对应力条件下的薄板材料进行研究,主要内容包括:(1)基于静形变上叠加声波小扰动的声弹性理论基本框架,建立包含应力参量的声学模型,使初始预应力在超弹性体的假设下以应变势能的方式导入理论模型,获得初始预应力下的位移与应力方程和应力应变关系,并推导出自然坐标系下的声弹性运动方程和应力条件下固体的三阶等效弹性常数。(2)利用声弹性方程,结合液/固界面的边界连续条件,推导出预应力材料在液/固界面的反射系数理论求解矩阵。通过数值仿真,与文献结果相对比,验证提出方法的正确性。同时,计算预应力下各向同性单层和镀层板的反射系数谱,利用相关系数分析不同应力对反射系数谱的影响,为超声检测应力提供新的理论依据。(3)针对薄板的应力测量,开展仿真研究,建立应力状态下声反射系数测量的有限元模型。通过仿真实验,提取液/固界面处的反射系数。同时分析不同应力对反射系数谱的影响,并将仿真结果与理论进行对比验证。(4)基于超声显微镜技术,建立反射系数测量理论模型。对薄板材料进行散焦实验测量,提取反射系数频谱,将实验结果和理论计算结果进行比较分析,验证提出方法的正确性与可行性。同时开展不同应力状态下薄板结构的反射系数测量实验研究,分析不同应力对反射系数谱的影响。为利用超声显微镜技术表征薄板材料的应力状态奠定基础。