齿槽骨的钻削温度及钻孔质量研究

发布时间：2020-04-18 07:55

【摘要】：牙齿是人体的重要组成部分,一旦缺失后无法自身修复和再生,会给人们的生活带来极大的不便,严重影响人们的身体健康和美观,因此牙齿修复无疑为缺牙患者带来了福音。种植义齿修复具有固位稳定、不损伤临近牙齿等优点,逐渐成为缺牙患者的首选方式。种植义齿修复手术主要在牙槽骨上进行,钻削温度影响骨细胞的活性;钻孔质量决定了与种植体结合的稳定性。因此研究钻削过程中的钻削温度和钻孔质量,对于提高种植义齿修复的成功率有十分重要意义,同时也为临床医生操作提供了理论依据。本文依托山东省重点研发计划,研究了牙槽骨钻削过程中钻削参数对钻削温度、钻孔质量的影响和切削液对钻削温度的影响,通过仿真与实验相结合的方法分析了齿槽骨的钻削机理和周围组织的损伤机理,本文的主要研究内容如下:首先,通过有限元有限元分析软件ABAQUS建立了齿槽骨钻削的三维有限元模型,设计了齿槽骨钻削实验并验证了有限元模型的有效性。对建模过程中的材料属性、本构模型的选择、网格的划分、失效准则的选取和边界条件等对建模精度有重要影响的参数进行了选择与定义。然后,以合作单位山东大学齐鲁医院的临床钻削参数为参考,设计了齿槽骨钻削实验并提出了通过拟合不同位置处温度来测量钻孔表面实际温度的方法。将实验结果与仿真结果对比发现最大误差不超过7%,从而验证了有限元模型的有效性。其次,通过有限元模型分析了钻削参数对温度的影响,采用实验的方法分析了冷却方式和进给进给方式对最高温度的影响。仿真结果表明,随着进给速度的增大导致切削厚度增大,前刀面受到的也压力增大,其摩擦热也增多,所以随着进给速度的增大钻削过程中的最高温度逐渐增大;随着主轴转速的增大钻削过程中的最高温度先减小后增大。依据温度仿真结果建立了神经网络的预测模型,并验证了预测模型的有效性。研究了切削液、进给方式等钻削条件对钻削温度的影响规律,并对其作用机理进行了理论分析与验证。实验发现增加切削液和分级进给都可以有效地降低钻削过程中的温度。增加切削液可以使最高温度下降25.73%,分级进给可以使钻削过程的最高温度下降57.19%。最后,由于钻孔的表面质量对后续与种植体结合有重要影响,所以对钻削留下钻孔的表面质量进行了分析。通过对不同钻削情况下的切屑进行定性分析,总结出了切屑与钻削温度的基本规律。同时也分析了不同进给方法和切削液对钻孔表面形貌的影响。对不同钻削参数下的钻孔表面粗糙度进行了测量,分析了转速、进给速度对表面粗糙度的影响规律,并依据实验数据建立了钻削参数与表面粗糙度的温度预测模型,并验证了预测模型的有效性。本文通过研究了钻削过程中的钻削温度及钻孔质量,揭示了钻削过程中的钻削机理,并对钻削参数进行了优化,为临床应用提供了重要的理论依据,对指导临床工作具有重要意义。
【图文】：

牙槽骨

逦弹性小易骨折逡逑＾逦在人体骨骼中骨主要分为皮质骨和松质骨两种［２３］，其结构如图１－２所示。因逡逑为两者之间结构、各成分含量和密度的不同，其热力学特性与机械特性也不相同。逡逑其中，皮质骨密度较大、结构紧凑因而在钻削过程中会产生大量的热量，松质骨逡逑因为含有骨小梁，整体结构较为松散，在钻削过程中其摩擦较小，因而产热也较逡逑少。在种植牙过程中皮质骨起主要的固定作用［２４］，由于其密度较大、组织结构较逡逑密也是产热的主要区域。逡逑松质骨逦／ｉ？＃逦；＾了逡逑悐—一一一邋＿逡逑图１－２牙槽骨组成逡逑１．２．１骨组织的力学特性逡逑？逡逑当我们施加一个力在物体上时，，物体会因为受力而产生形变。根据材料属性逡逑的不同，所产生的形变也不一样［２６］。骨组织是一种典型的弹塑性材料，当发生弹逡逑性变性后，撤去施加的力可以恢复到原始状态，当发生塑形变形时，撤去施加的逡逑力

照片,照片,骨细胞,细胞失活

逦＾逡逑应变逡逑图１－３骨豁应力应变曲线逡逑１．２．２骨组织的热学特性逡逑同人体其他细胞一样，骨细胞也同样较为脆弱，温度会对细胞的活性产生较逡逑大的影响。当温度过高的时候，会破坏细胞结构，使细胞失活，造成组织损伤。逡逑骨细胞热坏死的温度时间曲线如图１－４所示［２仇逡逑７５「逡逑７０邋．逡逑－６５逦细胞坏死逡逑？°逦区域逡逑？６°逡逑５１邋５５逡逑：＾＾７７７７７＾逡逑０逦１００逦２００逦３００逦４００逦５００逡逑时间（ｓ）逡逑图１？４细胞活性随温度时间变化曲线逡逑４逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783

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