表面缺陷是工程材料最为常见的一种损伤,会降低工程结构的耐久性和安全性。瑞利波检测方法相对于传统检测方法,具有简单易操作的优点。本文以通用有限元软件ANSYS为平台,模拟了瑞利波波长大于表面缺陷深度和瑞利波波长小于表面缺陷深度这两种情况的应力波传播过程,得出了瑞利波受表面缺陷作用后的幅值衰减、传播时间延时、频率阻隔规律。基于瑞利波在幅值、传播时间、频率三方面表现出来的规律,研究了瑞利波检测材料表面缺陷深度的方法。当瑞利波波长大于表面缺陷深度时,研究了幅值衰减规律检测表面缺陷深度的方法。通过有参考的布置方式,消除了材料阻尼和几何扩散的衰减影响。通过定量计算确定了激励源和观测点的合理位置,减弱了杂波的混叠影响。计算出的传递系数曲线表明,当表面缺陷深度与瑞利波波长比值(h/λ)在0到0.3之间时,满足单一映射,且下降趋势陡峭,适合用来检测大体积混凝土结构的表面裂缝深度。当瑞利波波长小于表面缺陷深度时,根据瑞利波沿表面缺陷侧面传播发生延时的规律研究了检测表面缺陷深度的方法。数值模拟表明,当激励频率为8 MHz时,构件高度在25 mm以上时,深度在1 mm和7 mm之间的表面缺陷均有较高检测精度,且能实现移动扫描检测和缺陷定位。该方法具有波包到达时刻易于确定的优点,对于深度为1 mm和2 mm的较浅表面缺陷也能很好检测出,适合检测钢材表面肉眼难以发现的缺陷深度。进一步,研究了瑞利波频率阻隔规律检测表面缺陷深度的方法。通过截断波形前面部分衍射体波的方法,寻找出深度为4 mm到10 mm之间表面缺陷对应的临界频率值,以及各深度表面缺陷能够获得临界频率值的有效激励频率范围。拟合出表面缺陷深度和临界频率值成反比例关系,当表面缺陷过深时,拟合曲线变化趋势平缓,不同深度表面缺陷的临界频率值过于接近。受临界频率值的区分度限制,该方法最大可检测深度在10 mm左右,适合检测钢材表面的疲劳裂纹深度。