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激光超声技术是一种非接触式的无损评估方法，其发展前景极为广阔。在本文中，用激光超声技术对牙齿进行检测。本文利用有限元方法对脉冲激光在健康牙齿中激发超声波的原理以及激光激发的超声波在健康牙齿中的温度变化和传播特性进行了理论分析，同时也对激光超声在初期龋齿中传播特性进行了理论研究。本文建立了相应的有限元模型，模拟声表面波在健康牙齿和初期龋齿中的激光热弹激发过程和传播过程并对其进行了数值模拟分析。本文的研究结果为激光超声对初期龋齿进行无损检测提供了理论依据。5374
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关键词 激光超声 有限元方法 热弹机制 温度场 牙齿
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Using the laser ultrasonic surface wave to research the character of human tooth
Abstract
Laser ultrasonic technology is a noncontact, nondestructive evaluation method, and its application scope is widely. In the paper, this method is effective for evaluating the properties of human tooth. By using the finite element method (FEM), laser-generated ultrasound thermoelastically in sound human dental enamel is studied, and using the same method, the propagation and the temperature change of laser ultrasonic wave in sound human dental enamel are also studied, as well as its propagation in early dental caries is also studied. In this paper, by using the finite element method(FEM), a theoretical model is established to simulate the laser thermo- elastic generation and propagation of surface acoustic wave(SAW) in sound human dental enamel and early dental caries, and its numerical simulation analysis is also studied. The conclusion in this paper may provide a theoretical basis for laser ultrasonic nondestructive evaluation of human tooth.
Keywords: Laser ultrasonics, Finite element method, Thermoelastic mechanism, Temperature field, tooth
目 录
1 绪论 1
1.1 激光超声的研究进展 1
1.2 本论文的主要内容 3
2 有限元方法研究热弹性问题的基本原理 4
2.1 有限元方法概述 4
2.2 激光超声的有限元模拟 5
2.3 热弹方程 6
2.4 激光作用的力函数 8
2.5 有限元模型 9
2.5.1 时间步长、单元长度 9
2.5.2 网格大小 10
2.5.3 平面单元 10
2.5.4 初始条件和边界条件 11
3 激光超声在健康牙齿及初期龋齿中传播的有限元数值分析 12
3.1 激光与材料参数 12
3.2 激光与健康牙齿相互作用产生超声波的数值模拟研究 13
3.3 激光与初期龋齿相互作用产生超声波的数值模拟研究 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 绪论
1.1 激光超声的研究进展
激光是一种高亮度的定向的电磁波，其具有单色性好、方向性好、相干性好、亮度高等优点，故激光被广泛应用于信息的获取和传播、医疗诊断和治疗、工业的无损检测和军事等各个领域。随着激光应用的普及，激光与物质的相互作用机理及其检测技术也随之发展。激光与物质的相互作用的机理可看作是[1-3]：当脉冲激光束作用于物质的时候，光能转换为物质中粒子的激发能，接着才转换成热能、化学能或者是机械能等其他能量。在这个过程中，一般会涉及到许多学科，如激光物理学、光学、信号检测、信号处理、力学、热学、材料科学、医学等等，所以这种问题一般都十分复杂，这也是发展激光加工、激光医疗、激光军事应用、生物工程、激光器件等现代高新科技所必须考虑的重点问题[1-6]。激光与物质相互作用就是因为在这个过程中产生了激光超声。