The propagation characteristics of laser-generated Lamb waves in thin composite plates are theoretically studied. Taking the anisotropic and viscoelastic properties of the composite material into account, the finite element models for simulating laser-generated Lamb waves in the composite material are established in the frequency domain. Numerical results are calculated in purely elastic and viscoelastic transversely isotropic plates, respectively. The effects of the anisotropic and viscoelastic properties on the propagation of Lamb waves are analyzed in detail. The numerical results exhibit that the features of the laser-generated Lamb wave, including attenuation, velocity, frequency, and the dispersive nature, have a close relationship with the anisotropic and viscoelastic properties of the material.

激光脉冲照射样品表面会发出超声波，利用光学方法对超声波进行检测，可以对材料和产品质量进行无损评估。介绍了激光超声共焦法布里-珀罗（F-P）检测的原理，设计了一种新型共焦F-P干涉检测仪（CFPI），很好地解决了激光超声光检测中激光器的稳定问题和CFPI的稳定问题，用纯光学方法实现了真正意义上的无损检测应用，实验验证了该激光超声光学检测系统的实现方式。

研究了横观各向同性材料中激光超声波的传播特征.基于谱有限元方法，建立了横观各向同性材料中激光超声的数值模型.利用谱有限元方法模拟脉冲激光作用于材料上产生超声波及其传播的过程.讨论了横观各向同性薄板的各向异性及各向同性平面内超声波的传播特征，并分析了材料厚度的变化对产生超声波模态的影响.

基于金属材料近表面层弹性性质(杨氏模量)的连续变化,建立了一种激光在基底上的梯度材料中激发声表面波的理论模型,并用有限元方法模拟了脉冲激光作用于材料上表面激发出的超声波及其传播过程.讨论了表面层厚度的变化以及表面层弹性性质的变化对热弹条件下产生的声表面波波形特征的影响,并分别计算了两种情况下的声表面波的相速度色散,得到了两种情况下声表面波的变化规律.

介绍了激光激发超声波的原理，分别给出了热弹机制和烧蚀机制下的纵波和剪切波理论波形；基于排列因子作用，提出了一种新型激光激发超声波的方法——激光定相位排列激发超声波，激光源经过定相位排列后，在某一方向上产生的超声波幅度比传统单一源产生的超声波幅度要强很多，采用此种方法，可实现对超声信号方向和强度的有效激发控制，对下一步的超声无损检测有非常重要的意义；结合实际给出了该方法的实现方式．

为了研究柱面上激光激发的瑞利(Rayleigh)波的色散特性,建立了激光在各向同性圆柱表面激发瑞利波的有限元模型。该模型以热弹激发机制为基础,同时考虑了材料热物理参数的温度依赖性。在验证了模型正确性的基础上,计算了激光在不同直径铝圆柱表面激发的瑞利波波形,结合相谱分析法得到了柱面瑞利波的色散曲线。同时分析了圆柱直径对柱面瑞利波色散特性的影响。结果表明：随着频率的增加,柱面瑞利波的相速度先迅速增加到最大值CRmax后逐渐减小并趋于平面瑞利波的波速CPR。此外,随圆柱直径的增加,柱面瑞利波的色散减弱；直到圆柱直径趋于无限大(即平面)时,色散现象消失。

用有限元方法数值模拟激光热弹机制激发单层和双层材料中的超声波。分别建立激光在单层和双层材料中激发瞬态温度场和热弹机制激发超声波场的有限元模型,该模型考虑了激光作用过程中材料的热物理参数依赖于温度的特性。在单层铝板的厚度小于激光激发的超声波的中心波长时,数值模拟得到了兰姆波,主要是低频的非色散的对称模和色散的反对称模。随着铝板厚度的增加,更高阶的模式可以在板中传播,波形向表面波转化,得到了掠面纵波和瑞利波。进一步计算了Ni/Al和Al/Cu这两种双层材料中的不同接收距离处的垂直表面位移。由于表面波中的高频成分透入深度浅,在传播过程中受薄膜(涂层)的影响较大,而低频成分在传播过程中受基底的影响较大,因此在Ni/Al系统中得到了正常色散而在Al/Cu系统中得到了反常色散现象。