大多数的天然生物组织都具有独特的结构和表面形态,而表现出优异的力学性能和摩擦学性能。作为人体内最重要的咀嚼器官,牙齿不仅能通过咀嚼作用细化食物,减轻消化系统其他器官的负担,还与发音、呼吸和面部美观息息相关。牙齿外层的牙釉质具有较高的硬度和韧性,能保护牙齿抵抗外部载荷的破坏；牙齿内层的牙本质硬度不及牙釉质的20%,但是具有良好的缓冲作用。口腔内的咀嚼过程主要发生在牙冠,牙冠形态由于不可逆性的磨损会发生改变。大多数人的牙齿服役时间与自身寿命基本相当,具有优异的力学性能和摩擦学性能,这在很大程度上依赖其独特的结构和牙冠形态。因此,很有必要深入研究人牙结构和牙冠形态对其力学性能和摩擦学性能的影响,研究结果可以为牙科修复材料的仿生设计和牙齿损伤的临床防治提供理论指导。本论文采用体外试验研究了牙本质层对人牙表面力学性能和摩擦学性能的影响,并采用有限元方法研究不同磨损阶段牙齿在咬合力作用下的应力分布,分析牙冠形态对牙齿力学性能的影响。研究取得的主要结果和结论如下：(1)牙齿的力学性能和摩擦学性能与其分层结构密切相关,牙冠内层硬度较低的牙本质能提高牙齿抵抗脆性破坏的能力和冲击磨损性能。牙本质层的存在对外层牙釉质的维氏硬度无显著影响。但是,一旦除去牙本质层,牙釉质表面断裂韧性降低,载荷越大,这种现象越明显。滑动摩擦磨损试验结果显示,牙本质层的存在对牙齿表面的滑动磨损性能没有影响。但是,冲击摩擦磨损试验的结果显示,一旦除去牙本质层,牙釉质表面的磨损体积增大,磨斑边缘不再产生颜色环和隆起,却有裂纹产生,牙齿的冲击磨损性能降低。(2)牙齿上的应力分布随着牙冠形态变化而改变,并呈现出一定的规律。当磨损未导致牙冠表面牙本质暴露时,牙齿上的应力主要集中在牙冠牙沟处和牙颈部上。当磨损导致牙冠表面牙本质暴露时,牙齿的应力主要集中在牙本质暴露区域附近的牙釉质和牙颈部上。随着牙齿磨损加剧,牙冠牙沟处的应力逐渐减小,而牙本质暴露区域附近的牙釉质和牙颈部上的应力逐渐增大。牙本质暴露会导致牙冠和牙根的应力分布发生显著变化,导致牙冠和牙颈部发生破坏的可能性明显增大。(3)当牙冠表面受力时,釉牙本质界上的应力由外向内逐渐增大,越靠近牙本质应力越大。