应力状态是评价工程构件是否安全和可靠的一项重要指标。金属薄板结构在加工制造过程中往往会在其表面和内部产生残余应力,而在服役过程中又通常会承受各种外界作用力。过大的应力会使薄板产生变形,而且在腐蚀环境作用下容易产生应力裂纹,严重影响整体结构的正常工作。因此,定期、准确的应力测量对于保证在役薄板的安全与稳定是非常重要的。在现有应力无损检测技术中,超声法已被证明是一种有效的应力测量方法。但是对金属薄板的应力测量研究较少,主要集中于低阶兰姆波模态,灵敏度不高且难以进行局部应力测量。针对这一不足,本文通过研究高阶兰姆波的声弹性效应,选取高灵敏度模态对薄板内部应力进行测量,内容主要包括以下几方面:（1）基于Floquet-Bloch理论和默纳汉超弹性材料模型采用有限元方法建立了兰姆波声弹性效应数值仿真模型。该模型所获得的兰姆波频散曲线与瑞利兰姆方程的数值解高度吻合,验证了模型的正确性。通过在超弹性材料结构中引入初始应力,获得了均匀应力下兰姆波的频散曲线变化,并分析了不同模态兰姆波对应力的敏感度。结果表明兰姆波低阶模态对应力敏感度低,而高阶模态在截止频率附近对应力具有较高灵敏度。（2）兰姆波声弹性理论研究发现,基于局部共振形成的S1零群速模态的频率变化与应力呈近线性关系,且该模态位于截止频率附近,因此,本文提出采用S1零群速模态进行薄板应力的精确局部测量。在铝合金薄板中设置具有不同峰值和数量集中应力的应力场,激励并提取薄板中S1零群速模态频率变化,结合机械扫查,实现了薄板的应力分布测量,所获得的测量应力分布与实际情况高度吻合,证明了零群速兰姆波法是局部测量薄板复杂应力场的一种有效方法。（3）搭建接触式与非接触式兰姆波应力测量试验系统。首先基于斜入射法采用斜楔式探头、信号发生器、功率放大器和示波器等搭建了接触式兰姆波系统,并利用此系统成功在薄板中激励出了高信噪比的低阶和高阶兰姆波模态。然后在此基础上基于空气耦合探头搭建非接触式系统,利用Lab VIEW软件编写了电机控制与信号自动采集程序。利用非接触式系统实现薄板中兰姆波不同模态的激励,并通过波数频率分析法进行了模态验证。该系统还可以实现不同厚度薄板的兰姆波缺陷扫描成像检测。（4）基于不同模式兰姆波完成薄板内部应力的测量与验证。首先通过拉伸机标定在标准铝板试样中兰姆波各模态传播时间与均匀应力之间的关系。再通过变截面试样产生不均匀应力分布,分别利用A1和S0模态对不同位置应力进行测量,与理论计算结果比较发现测量误差均在15 MPa以内。结果表明高阶兰姆波可以实现薄板不均匀应力的准确测量。