唇舌侧托槽转矩控制性能的三维有限元对比分析

发布时间：2020-05-20 00:06

【摘要】：目的：利用有限元法建立带弓丝的唇舌侧托槽的三维有限元模型，模拟不同尺寸与材质的弓丝对单颗牙齿转矩的加载，分析唇舌侧托槽转矩性能表达的差异，以及弓丝材质与尺寸因素对舌侧托槽转矩性能表达影响的规律，为临床舌侧矫治中前牙转矩的控制提供理论参考。方法：1.在Pro/EWildfire4.0软件中建立从上颌右侧尖牙到上颌左侧尖牙的水平槽沟唇侧托槽与垂直槽沟舌侧托槽、0.20mm结扎丝和两种尺寸（0.46×0.64mm2和0.48×0.64mm2）的方丝弓与带状弓的实体模型，所有托槽槽沟尺寸设定为0.022英寸。2.将托槽、弓丝与结扎丝实体模型进行装配后导入到MSC.Marc.Mentat2005R3软件中，建立带弓丝的唇舌侧托槽的三维有限元模型。3.利用MSC.Marc.Mentat软件模拟转矩加载。除左上中切牙唇舌侧托槽外，其余托槽与弓丝在三维方向上固定，以左上中切牙托槽槽沟中央为中心，托槽沿槽沟近远中水平轴分别做顺时针与逆时针旋转，旋转角度为20°。模拟在不同尺寸与材质弓丝条件下左上中切牙转矩的加载，计算各个工况下模型中左上中切牙唇舌托槽中心对应处节点的力矩值，绘制并分析各工况下唇舌侧托槽转矩力矩/转矩角度曲线图与最大力矩值。结果：1.建立带弓丝的唇舌侧托槽三维有限元模型，网格划分合理精确，具有与临床使用的唇舌侧托槽弓丝相似的几何学形态和生物力学性质。2.在装配不同尺寸与材质的弓丝条件下，唇舌侧托槽产生了相同变化规律的转矩力矩/转矩角度曲线图。随着转矩角度的增大，转矩力逐渐增加；不锈钢丝的转矩增加幅度最大，β-钛丝次之，镍钛丝最小。3.相同转矩角度下，舌侧托槽转矩值比唇侧托槽大，，平均约为3~5倍。4.弓丝性质对舌侧托槽转矩性能的影响与唇侧托槽类似。弓丝尺寸的增大增加了舌侧托槽转矩力矩（不锈钢丝从0.46×0.64mm2增加到0.48×0.64mm2，转矩力增加到106%），但是该变化小于弓丝材质引起的变化（从0.46×0.64mm2镍钛丝到同尺寸的不锈钢丝，转矩力增加到390%），更小于弓丝尺寸与材质共同改变所引起的变化（从0.46×0.64mm2镍钛丝到0.48×0.64mm2不锈钢丝，转矩力增大为414%）。结论：1.利用Pro/E Wildfire、MSC.Marc.Mentat多种软件结合可建立与临床相似的带弓丝的唇舌侧托槽三维有限元模型，可以为托槽自身力学性能的生物力学分析提供可靠的研究平台。2.唇舌侧托槽转矩均随转矩角度的增大而增大，且增大幅度与弓丝弹性模量成正比。3.当转矩角度相同时，舌侧托槽产生了约为唇侧托槽3~5倍的转矩力。4.舌侧托槽转矩性能的表达受到了弓丝因素的影响，其中尺寸对其影响最小，材质次之，两者协同作用影响最大。从0.46×0.64mm2镍钛丝、0.46×0.64mm2β-钛丝、0.48×0.64mm2镍钛、0.46×0.64mm2不锈钢丝到0.48×0.64mm2不锈钢丝，转矩力逐渐增大。
【图文】：

技术路线图,技术路线,四核,显卡

实验用软件.1 Pro/E.Wildfire4.0.2 MSC.Marc.Mentat2005R3 实验用计算机系统联想扬天系列台式电脑（操作系统：Microsoft Windows XP，Tinkce80004，CPU：C2Q Q9400 四核处理器，RAM：4G，HDD：500G，显：9500GT 独立显卡。）实验方法.1 技术路线（图 1）

托槽,唇舌,上中切牙,实体模型

2 建立唇舌侧托槽三维有限元模型2.1 构建托槽、弓丝、结扎丝实体模型以 Discovery○R (Dentaurum, Pforzheim, Germany)唇侧托槽和第七代urz 舌侧托槽（7th Generation ,Ormco, Glendora, CA, USA）CAD 数据为，根据托槽体宽度、底板厚度、预置轴倾角度等参数，在三维建模软o/E.Wildfire4.0 中分别建立从右上颌尖牙至左上颌尖牙对应的唇舌侧，其中舌侧托槽槽沟构建成与 Incognito 托槽相同设计的垂直槽沟，所槽槽沟尺寸为 0.022 英寸，共计 12 颗（以左上中切牙为例（图 2））。
【学位授予单位】：泸州医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R783.5

【相似文献】