超声导波作为一种高效、先进、低成本的无损检测方法,近年来已经应用于板状结构的结构健康监测,针对于板材的检测,超声Lamb波是最常用的导波,低频条件下的超声Lamb波在远距离传播时衰减性低,点-点检测即可携带整个传播路径上的结构信息。本文基于超磁致伸缩材料在磁-机耦合领域的应用,研制出一种适用于激励低频导波信号的换能器并结合先进高效的检测方法用于铝板结构健康监测,主要工作内容如下:(1)从弹性力学和应力波的基础理论出发,深入剖析了Lamb波和SH波在自由各向同性板中的传播机理,对板中导波的两种基本模态(对称模态和反对称模态)进行分析。求解Lamb波和SH波的频率方程并绘制出在铝板中的频散曲线,阐述了不同模态群速度、相速度与频厚积之间的关系。(2)详细阐述了磁致伸缩效应,对超磁致伸缩材料Galfenol的参数性能做出详细介绍,根据该材料优异的磁特性,利用磁-机耦合原理,研制出一种适合激励低频导波的换能器,通过有限元软件模拟换能器工作过程,验证该换能器用于激励低频导波的可行性。从提高信号强度以及减少导波模态的角度在理论上优化换能器结构以及激励方式,并通过有限元仿真对该优化方式进行验证。(3)提出超声导波结合机磁阻抗的测量方法,在利用超声Lamb波损伤定位的前提下从磁致伸缩材料的压磁方程出发,推导出计算机磁阻抗的理论公式。然后,结合换能器自身的属性对理论公式进行等效转换,推导出可以实际应用的机磁阻抗计算公式。提出一个同时适用于超声导波和机磁阻抗的损伤指数,并通过一个融合标准实现两种测试信号的数据融合,最后得到一个综合损伤指数,这个指数可以用于确定损伤程度。(4)结合已完成的理论、方法分析,制作低频导波换能器实物,通过实验对换能器的特性进行评价,确定其最佳工作频率。提出利用超声Lamb波不同模态高效检测缺陷的方法,确定缺陷位置。