奥氏体不锈钢性能优良且应用广泛,但应力腐蚀损伤作为其主要损伤形式之一,危害极大。应力腐蚀微裂纹一旦发生扩展,构件很快会发生脆性断裂,甚至造成灾难性事故,因此对应力腐蚀微裂纹的检测是至关重要的。微细裂纹的线性超声特征不显著,而非线性超声检测技术可以有效地检测微细裂纹。基于此,本文针对应力腐蚀微裂纹损伤的非线性超声波检测,开展了以数值模拟手段为主、实验手段为辅的研究与探讨。主要工作内容如下:1.概述了非线性超声检测的基础理论,为本文选用的非线性超声检测技术提供了理论支撑。而且还介绍了应力腐蚀损伤的机理以及有限元模拟的基础理论,并明确了本文是借助有限元仿真与实验手段在理论基础上开展研究的。2.详细介绍了ANSYS和ABAQUS软件。并阐述了本文进行模拟的建模思路:应用ANSYS和ABAQUS软件,基于弹塑性变形本构关系,采用重构的方法实现应力场与超声场的耦合。确定了数值模型中参数的最优组合,并验证了模型的正确性及有效性。3.利用有限元数值模拟的方法研究并探讨了恒应力状态下微裂纹的宽度与深度、受力方向(拉/压)与大小对非线性表面波传播特性的影响。研究发现:(1)恒载荷作用下,非线性系数随微裂纹宽度的增加逐渐减小;随微裂纹深度的增加单调递增。相对于自由状态,随着微裂纹深度逐步增加,恒应力对非线性效应的响应愈加显著。(2)压应力使得拍击和滑移效应增强,因而导致非线性效应增强,而拉应力使得非线性效应减弱。(3)非线性参数及归一化Fourier透射系数均随拉应力的增加而递减,随压应力的增加而单调递增。(4)微裂纹极限宽度与受力状态相关,拉应力越大,极限宽度越小,压应力的作用效果则与之相反。(5)激励声波的激发方式直接影响对缺陷的检测能力,线源激发的声波能量明显高于点源激发的声波,因而其能检测微裂纹的极限宽度也大于点源激发。4.搭建应力腐蚀实验平台,采用非线性表面波检测技术对不同腐蚀时间下的304不锈钢应力腐蚀损伤进行检测,并提取出能够表征损伤特性的非线性参数。对损伤尺寸进行测量并将其带入到数值模型中,得到的非线性参数与实验结果趋势具有良好的一致性,其非线性系数均随腐蚀时间的增加而逐步增大,为数值模型的有效性提供了依据。