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基于超声共振谱法的非规则固体材料弹性常数估计方法被引量：2: 2019年; 超声共振谱是一种测量固体材料弹性性质的成熟方法.其中,待测样本的固有频率通常使用瑞利-里兹法来计算,该方法要求将样本加工成特定的形状,这对于某些尺寸小或者具有特殊理化性质的材料来说是非常困难的.基于此,本文提出了一种结合有限元方法的超声共振谱技术来估计非规则固体材料的弹性常数.该方法首先测量待测材料样本在超声激励下进行自由振动时的实验共振频率;随后采用Micro-CT扫描获得样本的三维形状信息,建立有限元模型计算其理论共振频率;最后利用Levenberg-Marquardt算法优化有限元模型中的弹性常数直到模型输出的共振频率与实验共振频率的均方和误差达到最小值.方法的可行性利用非规则钛样本进行了验证.结果显示利用该方法估计出的非规则钛样本的弹性常数与利用传统超声共振谱方法估计出的长方体钛样本的弹性常数具有很好的一致性,相对差异在4%以内.本研究避免了传统测量方法中规则样本的加工过程,使非规则固体材料的弹性性质测量成为可能.; 王蕊王蕊樊璠侯永威张强张强; 关键词：有限元方法

生物材料非规则样本的弹性常数超声测量方法研究: 目的人体硬组织力学特性的准确测量对于认识生物组织的结构、理解其功能具有重要意义。因此,探索可用于非规则、小样本硬组织材料力学特性测量的超声无损检测方法。方法组织力学特性方面存在明显局限,无法有效获取其共振频率。结合Mi...; 牛海军王蕊张强樊璠侯永威

基于超声共振谱方法的人牙釉质材料力学特性研究被引量：6: 2017年; 目的基于超声共振谱(resonant ultrasound spectroscopy,RUS)方法研究人牙釉质材料的力学特性。方法制作长方体状牙釉质样本。估计样本的理论共振频率,与RUS实验测量得到的样本实际共振频率相比较。基于迭代方法调整牙釉质弹性常数,使得理论共振频率和实验共振频率满足均方误差最小准则,并计算弹性模量、剪切模量与泊松比。结果牙釉质样本的弹性模量、剪切模量和泊松比范围分别为61.52~80.46 GPa、21.51~51.86 GPa和0.18~0.43。如果排除差异较大样本的影响,牙釉质的平均弹性模量、剪切模量和泊松比分别为72.84 GPa、31.94 GPa和0.27。结论 RUS方法在测量牙釉质力学特性方面具有可行性与重复性无损测量优势,一次测量就可以实现牙釉质所有弹性常数和力学参数的估计,研究结果为牙科修复材料的研发提供参考。; 冯丹丹樊璠王蕊张强牛海军; 关键词：牙釉质

基于粒子群优化的超声共振谱法测量材料弹性常数被引量：1: 2020年; 超声共振谱法是一种基于材料样品的自由共振频率,再反推其弹性常数的高精度材料力学属性求取方法,该方法在高Q值(品质因素)固体材料的弹性常数计算方面应用广泛。然而对于具有较高黏弹性阻尼的材料来说,受共振谱线平缓、共振频率提取困难等影响,该方法的应用存在一定困难。建立了关于弹性常数的贝叶斯模型,结合粒子群优化(PSO)的全局搜索能力,寻找弹性常数的最大后验概率密度点,最终实现材料的弹性估计。测量了皮质骨模拟材料的弹性常数,与传统方法相比较,基于PSO的超声共振谱方法对弹性常数初始值不敏感,可用于高阻尼材料弹性常数的测量。; 沈飞樊璠王蕊张强牛海军; 关键词：粒子群优化贝叶斯模型

超声共振法测量生物硬组织材料的力学特性: 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]...; 牛海军樊璠王蕊张强樊瑜波

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张强