材料在静态或交变载荷的作用下，其力学性能发生退化，进而产生以微裂纹和闭合裂纹为代表的疲劳损伤。传统的超声检测参数（声速、衰减）对疲劳损伤不敏感，难以进行检测，所以此类缺陷是材料破坏和结构断裂的潜在元凶。然而，微观缺陷常有较强的非线性效应，因此材料疲劳损伤的非线性超声检测与评价是近年来国内外研究的热点。　　本文提出了分段均匀概率模型，该模型综合考虑闭合裂纹的物理特性，将其抽象为粗糙接触界面，并利用分段均匀概率函数表征其微观几何特性和界面劲度系数的非对称性，进而研究其对声波的非线性调制作用。对该模型进行数值计算得到的非线性响应信号，可定性解释高次谐波和阈值现象，并分析声波振幅以及加载压力对二者的影响，为检测和评价闭合裂纹提供了理论依据。　　本文搭建了非线性超声实验平台，以验证上述理论模型的正确性。将两个铝合金圆柱体表面进行喷砂处理，并利用压力作用使其成为干接触的粗糙界面。实验观测到界面引入的高次谐波和阈值现象，并且测量了不同声波振幅以及加载压力下的非线性声学响应，进一步分析了非线性参数与样品表面粗糙度之间的关系。　　基于上述实验平台，设计了非线性混频实验，以精确定位宏观裂纹尖端的塑性区。测量结果表明，非线性混频技术不仅能够对非线性参数的空间分布进行扫查，也能有效定位裂纹尖端。　　本文在理论和实验方面对非线性超声检测技术进行了研究，相关结果表明其可检测闭合裂纹以及裂纹尖端的塑性区，为进一步的定量研究工作提供了理论依据和实验方法。