混凝土材料凭借着性价比高、耐久性强和施工方便等一系列优点,自问世以来,一直都是房屋建筑、桥梁、道路和水利等领域中应用最广泛的材料。但是,混凝土材料在成型初期,由于混凝土材料的配合比、温度应力、施工质量、养护条件等内外因素的影响,通常会在内部出现程度不一的微裂纹。普通混凝土结构服役期可以带裂缝工作,但是裂缝不能太大,另外对于很多特殊结构和重要结构不允许裂缝出现,如长期作用疲劳荷载的结构,大型水池、水坝、核电站的安全壳、桥梁拉索的锚固端混凝土等等。对于这些结构,在外部荷载的作用下,微裂纹会进一步扩大,它会极大的加快结构的损坏。一旦形成宏观裂纹,在疲劳荷载的作用下,裂纹将迅速扩展直至破坏。所以说混凝土早期的结构损伤评估十分重要。在无损检测领域,应用最广泛的是线性超声技术,但是该方法对裂纹的早期阶段不敏感,非线性超声技术应运而生。材料退化会使在材料中传播的超声波产生不同程度的非线性超声现象,学者们正是利用这一点来评估材料的损伤程度或者对损伤进行定位。其中,由于非线性声场调制方法相较于其他非线性超声无损检测技术而言对微裂纹更加敏感,所以其在工程应用中有很大的前景。在非线性声场调制领域里,在已有的研究中,最多的是有关基于双频激励的非线性声场调制的研究,但是存在的缺点限制了它的广泛使用,比如选择两个合适的激励信号很困难;低频振动信号会对结构产生影响;受环境干扰大等。基于此,本文提出了基于宽频激励的非线性调制方法,该方法可避免双频激励存在的缺点。同时定义了损伤因子来评估混凝土的早期损伤,展开理论和数值模拟研究。本文在考虑声波衰减和初始相位,忽略滞回非线性和高阶非线性的情况下,重点研究了一维条件下基于宽频激励的非线性波动方程的解和微裂纹非线性超声调制特征的机理。理论推导得到的二阶非线性系数同基频幅值和一阶调制边频幅值的关系与后文数值模拟的结果一致,证明了本文数值模型的正确性。同时,进行了基于双频激励的非线性声场调制信号分析,设置了不同微裂纹走向的混凝土模型,从响应信号中均能提取到高次谐波和一阶、二阶调制波,证明了双频激励下非线性声场调制方法可以检测不同走向的微裂纹。在双频激励的基础上,展开基于宽频激励的非线性声场调制信号分析。由于宽频激励下响应信号十分复杂,提出了损伤因子的概念和计算方法。响应信号中调制边频的数目和幅值变化情况可以根据定义的损伤因子变化情况反映出来。基于此,创建了不同微裂纹走向的混凝土模型,证明了本文定义的损伤因子对混凝土微裂纹的敏感性和监测混凝土微裂纹的可行性。并控制单一变量,研究了微裂纹尺寸、数目和混凝土弹性模量对损伤因子的规律性影响。结果表明,当微裂纹数目均匀增加时,损伤因子峰值明显增大,但增长梯度不是线性的。和实验分析结果中损伤因子峰值的变化趋势是一致的。对不同微裂纹尺寸的模型,发现微裂纹长度越大损伤因子峰值越大,然而损伤因子峰值随着微裂纹宽度增大而逐渐减小。并且随着损伤程度的增大,混凝土弹性模量降低,损伤因子的峰值在逐渐增大。针对上述分析中微裂纹长度和宽度对损伤因子的影响相反的情况,本文依据实际荷载下混凝土微裂纹的发展情况,进一步创建不同微裂纹长度、宽度和不同弹性模量的多重变量共同控制的模型。结果表明,损伤因子峰值随着损伤程度的增加而非线性增大,和实验分析结果中损伤因子峰值的变化趋势是一致的,证明了本文方法检测混凝土损伤程度的相对情况的可行性。