常规超声波法在检测大型环直焊缝时存在着近表面盲区、检测效率低等问题。与常规超声波法不同,超声Lamb波衰减慢,传播距离长,从而克服常规超声波法需要逐点扫描的弊端,同时无需大面积清除和复原防腐漆面和防寒包覆层,极大的提高检测效率,并且使得检测费用大大降低。本文采用LS-DYNA对超声Lamb波在焊缝中的传播及与缺陷的作用过程进行了数值仿真。激励信号中心频率为0.5MHz,铝板厚度为4mm。首先,研究了焊缝截面形状变化对超声Lamb波传播过程的影响。当焊缝余高增加时,声场峰值能量先增加后减少,在焊缝余高1.2mm时达到最高。当余高达到2.0mm时,回波波包时域宽度变宽。当焊缝宽度增加时,声场峰值能量先增加后减少,在焊缝宽度15mm时达到最高,焊缝宽度不影响回波模态。其次,研究了铝板曲率对Lamb波传播过程的影响,发现曲率变化对Lamb波传播过程及回波信号影响较小。最后,利用布尔操作构造了不同位置的横向槽状缺陷、孔状缺陷,并采用A0和A1模态Lamb波对其检测过程进行了仿真研究。结果表明:A0模态入射的Lamb波与缺陷作用的回波幅值与缺陷尺寸线性相关,可用以表征缺陷尺寸。A1模态缺陷回波幅值与缺陷尺寸不呈正相关关系,但对微小缺陷敏感。在Lamb波检测实验中,在板厚4mm,焊缝余高1.6mm,宽度12mm的试件上制作了不同种类、尺寸的人工缺陷,并对其进行检测研究。横向槽状人工缺陷实测信号与仿真结果有较好的一致性,从而证实了仿真的正确性。为了提高对缺陷的辨识能力,研究了探头频率对Lamb波回波信号的影响,确定了最佳检测频率为1.5MHz,A2模态可有识别孔径3.0mm、孔深4.0mm的底面孔状缺陷,检测距离500mm,波高占满屏12%。采用了短时傅立叶变换(STFT)及小波变换(WT)对Lamb波回波信号进行时频分析,确定了最优的HAMMING窗口尺寸以及CMOR小波基的小波中心频率因子。结果表明:WT时频分析结果中无关频率干扰较少,回波信号频带窄。通过WT时频分析,有效识别了高大于满屏2%的缺陷,提高了杂波干扰下目标信号的辨识能力。