【摘 要】
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深入理解人体硬组织材料和人工生物材料的力学特性对力学测量方法与设备提出了更高要求[1]，更精准的无损重复性测量方法的研究一直为国内外学者所关注.超声共振谱(RUS)是上世纪九十年代发展起来的一种表征材料特性的新方法[2].该方法的独特之处在于可用于尺寸极小样本(小于1mm)的多个弹性常数的无损测量，结果具有高度可重复性、一致性和准确性.RUS 方法已被用于晶体、金属与复合材料的力学特性测量，并被物
【机 构】
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北京航空航天大学,生物与医学工程学院,北京 100191
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深入理解人体硬组织材料和人工生物材料的力学特性对力学测量方法与设备提出了更高要求[1]，更精准的无损重复性测量方法的研究一直为国内外学者所关注.超声共振谱(RUS)是上世纪九十年代发展起来的一种表征材料特性的新方法[2].该方法的独特之处在于可用于尺寸极小样本(小于1mm)的多个弹性常数的无损测量，结果具有高度可重复性、一致性和准确性.RUS 方法已被用于晶体、金属与复合材料的力学特性测量，并被物理学家认为是测量高Q 值(品质因数)固体材料弹性常数的最准确方法[2].但是由于人体生物硬组织材料一般都属于Q 值较低的粘弹性阻尼材料，所以该方法在生物材料的测量方面存在瓶颈.近年来，含我们课题组在内的一些研究者打破了RUS 难以测量低Q 值材料的限制，将其应用拓展到了生物材料领域[3-5].RUS 法的基本原理是首先运用超声在一段频率范围内激励试件产生自由振动，获取试件的多个模态的固有频率，然后通过与拉格朗日变分法和Rayleigh-Ritz 法估计得到的材料理论共振频率进行匹配，基于非线性最小均方误差准则，采用Levenberg-Marquardt 算法得到弹性系数的最优估计，并计算工程力学参数.我们基于改进的RUS 方法测量并计算了牙本质与牙釉质材料的弹性常数与力学参数，验证了该方法在生物硬组织材料测量方面的可行性.
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