及早地准确定量和定位结构损伤对于确保设备的长周期安全服役和生产安全至关重要。近期研究表明，非线性超声对结构损伤早期的微纳尺度演化如位错和第二相析出等均可敏感地响应，然而对于微纳尺度下的缺陷如何与非线性超声的相互作用和动力学机制尚不清晰。本文从实验角度出发，以多晶纯铜、PMMA和304奥氏体不锈钢等典型材料为对象，开展拉伸载荷下不同程度微观损伤对超声非线性影响的实验研究，进而建立微观结构演化、损伤与非线性超声信号的关联。主要的研究工作和结论如下:　　(1)开展了不同热处理参数下多晶纯铜的拉伸塑性损伤对超声非线性参量影响的实验研究。结果表明多晶铜中拉伸塑性损伤与超声非线性参量的变化密切相关，通过系统定量分析多晶纯铜的位错组织演化与超声非线性参量之间的响应关系，建立了微观位错对超声非线性参量影响的规律。　　(2)系统分析了多晶纯铜、PMMA和304奥氏体不锈钢三种典型材料微观组织演化对非线性超声信号影响的差异。研究表明，PMMA材料拉伸过程中并不产生微观位错等缺陷，因此对非线性超声信号几乎没有影响;相比而言，多晶铜和304不锈钢产生了明显的不同形式的位错组织演化和马氏体相变，对超声非线性信号产生了显著的影响。　　(3)基于多晶铜拉伸损伤与超声非线性参量的实验数据，建立了位错弦模型的参数修正。研究表明:多晶纯铜塑性损伤过程中由位错结构演化引起的超声非线性参量与位错密度1.2次方、位错弦长度的4.45次方和内应力成正比例关系。