目前,管道运输已经成为了继公路、铁路、航空、水运后的第五大运输业,由于其具有低成本、大容量、高效率、少污染等特点,在各国的经济建设和工业发展中占有重要地位。我国的管道系统主要应用在石油及天然气的输送上,发挥着重要作用。然而,由于管道结构在长期服役过程中会遭遇多种因素的影响,可能产生裂纹、腐蚀等多种缺陷损伤。当这些损伤出现并引起管道结构泄漏事故发生时,会带来无法预料的经济损失、环境污染、甚至人员伤亡。考虑到以上情况,对管道系统进行损伤检测是相当必要的。当今,相比于传统管道检测方法,利用压电陶瓷超声导波检测管道系统的技术成为了世界各地区主要关注的焦点问题。目前,对于空心直管的损伤检测研究成果较多,而对弯曲管道的研究较少,存在许多问题亟需解决。本文采用了理论分析、试验验证及数值模拟相结合的方法,对无损空心圆管、带焊缝无损空心圆管及带焊缝空心单裂纹弯管结构进行了检测研究。首先,在对空心圆管结构中的导波特点进行了理论分析,分别得出了柱面导波及周向导波的频散方程,进一步运用Matlab软件对导波频散方程进行数值求解,随后绘制出规定尺寸管道的群速度与相速度频散曲线;通过对管道传播中导波的多模态进行分析研究,来确定选取管中超声导波传播时的优选模态以及激励频率。其原则为:使导波频散尽可能的小,以此来降低管道回波信号分析的困难程度,为检测管道时信号的选取提供了理论依据。其次,对管道结构导波损伤识别进行了验证性试验。对于激励信号:当信号周期数目越大、频带越窄时,对于信号频率的控制越好;与此同时,由于信号在时域内持续时间长,波形容易叠加。考虑到以上情况,选用经Hanning窗调制的7周期的正弦叠加信号作为试验的激励信号。将智能材料压电陶瓷用作信号的激发与接收装置,建立一套有效便捷的试验系统,并通过试验方法分别对无损直管、带焊缝直管、带焊缝单裂纹弯管进行损伤检测,分析其规律及影响。最后,以脉冲回波法为依据,利用ABAQUS软件对带焊缝单裂纹弯管进行了有限元数值模拟,并得出弯管中导波的传播过程。并就导波检测对于裂纹参数改变的敏感程度进行了分析。结果表明,管道的损伤程度与裂纹的长度、宽度及深度基本成线性变化。通过把模拟结果与试验结果进行对比验证,得出二者基本吻合,以此验证了数值模拟和试验方法的可行性与准确性。