激光在热弹效应下激发出的声表面波，在柱状材料表面传播过程中发生相移现象。通过有限元方法对铝材圆柱中表面波相位变化规律以及表面波与缺陷作用机理进行数值模拟。数值研究表明: 激光产生的表面波负相位最强，传播过程中负相位向正相位移动，相位差逐渐减小，180°左右正负相位强度大致相等，之后正相位继续增强、负相位持续减弱，并且沿圆周每传播一周，其相位发生一次翻转，缺陷产生的表面反射波有同样的相位变化现象；通过B扫图发现RRcw随缺陷角度增大变得模糊，RRccw随缺陷角度增大变得明显。说明反射波产生时间的长短与受干扰程度成正比，针对柱状材料表面缺陷提出了合理的检测范围；对不同深度缺陷数值模拟发现，深度变化使得P波峰在接收时间上发生延迟，推测P波峰传播路径并提出相应公式进行证明，计算结果与模拟结果吻合度较高，可通过此公式定量缺陷深度信息。以上研究结果为超声波检测柱状材料表面缺陷提供了有效参考。

小口径金属圆柱体的缺陷检测是无损检测领域的一个难题。通过有限元方法对金属圆柱中横波传播特性以及与缺陷作用机理进行数值模拟。探究了横波的方向性变化、圆孔缺陷半径对横波传播影响、不同位置和不同长度的缺陷对横波传播的影响。研究表明横波在传播过程中主要能量范围由15°~36°变为20°~35°，提出了近似正三角形的传播路径并进行验证，发现横波到达表面后发生模态转换，一部分声波以略面纵波的速度沿表面传播；对于圆孔缺陷，圆孔半径在3.4~4.6 mm范围内可通过幅值变化判断孔径信息，半径在4.6~5.8 mm范围内可通过接收时间判断孔径信息；对于不同位置的矩形缺陷，当缺陷进入到横波主要能量范围内，C扫图中出现近似线性的高能量区域，探测角度随着缺陷位置增加而增大，此范围内的缺陷可通过反射信号的探测角度判断位置信息；对于不同长度的矩形缺陷，随着缺陷长度增加，透射波能量减弱并且探测角度减小，呈现出近似线性的能量分布，通过探测透射波到达外表面的角度可判断缺陷长度信息。提出了相应的传播路径和长度计算公式，计算结果得到的误差百分比控制在6.5%以内，验证了该缺陷长度检测方法的有效性。