对于工程材料内部微缺陷的识别,有助于了解和掌握材料在复杂环境条件下的安全性和完整性。运用非线性超声检测技术对疲劳载荷作用下的材料早期性能退化进行定量识别和定位,一直是无损检测领域的研究热点。大量研究表明,材料早期性能退化可用弱材料非线性和材料微观结构（微裂纹、位错等）来表征。本文基于数值模拟手段,主要针对随机分布微裂纹薄板中非线性Lamb波的产生机理及基于S₀和A₀模式的Lamb混合波的产生机理进行研究。本文基于波动理论,利用低频S₀模式Lamb波对含随机分布微裂纹的薄板进行数值模拟研究。结果表明,当较低频率的S₀基波通过含随机分布微裂纹的薄板后,S₀基波的相速度并没有明显的衰减;同时,S₀基波时域波型也无明显变化,但在频域信号中明显发现S₀模式的二次谐波。通过数值蒙特卡洛计算分析发现,超声非线性系数随微裂纹密度及基波在微裂纹区域中的传播距离线性增大,随激励频率显著增大,但几乎不与裂纹面摩擦系数相关。此外,基波通过微裂纹区域时会产生反射波,进行频谱分析后发现反射波中也存在二次谐波,且其超声非线性行为更加明显。本文还基于同向共轴混合波方法研究了Lamb波的混频效应。研究发现,当Lamb波基频频率满足相应的混合条件时,由于材料非线性的存在,一列S₀基波和一列A₀基波会发生相互作用并产生混合波,该混合波是一列沿A₀基波反向传播的A₀模式Lamb波。通过混合波信号可对材料损伤区域进行精确识别和定位。此外,混合波的超声非线性系数随材料非线性系数和混合波频率线性增长,但是随非线性区域的增大而单调增大。最后,还考虑了混合波偏离混合条件的影响,结果表明:随着频率偏差的增大,混合波振幅减小,波型变化非常明显,由一个典型的菱形变为一系列的波包。本文的研究成果可望为薄板材料的早期疲劳损伤的准确评价提供理论依据和有效技术途径。