全瓷冠的三维有限元分析和实验研究

发布时间：2020-06-01 14:15

【摘要】：全瓷冠由于其美观和对人体安全等因素,是很有前景的牙科修复材料之一,但脆性制约了其临床的广泛应用,研究其相关的力学性能具有重要的意义。 本文将有限元法和实验测试技术相结合来研究全瓷冠中树脂粘结剂种类、厚度和全瓷冠种类对全瓷冠应力水平及应力分布的影响。建立了全瓷冠的三维有限元模型;选取了两种粘结剂Panavia F和Variolink II,设计了粘结剂厚度分别为60μm、90μm、120μm和150μm的全瓷冠有限元模型。施加4种不同的载荷,用有限元法分析了全瓷冠的各组成部分的应力极值和应力分布情况;讨论了5种不同的全瓷冠在两种加载方式下各自的应力极值。设计了全瓷冠的平板试件,通过赫兹触压实验研究了粘结剂的种类和厚度对全瓷冠平板试件破坏载荷的影响,以及几种不同的全瓷冠的破坏载荷。分析本文的数值和实验结果,得到如下结论: 1.三维有限元分析中,相同加载情况下全瓷冠双层结构的应力分布基本相同,拉应力主要集中于加载点附近的饰面瓷和加载点下方的核瓷,肩台处也有较大的拉应力和剪应力。而在不同的加载情况下,全瓷冠修复体的应力分布有很大的差异,说明全瓷冠的临床受载情况对其应力分布起着重要作用; 2.树脂粘结剂的厚度对全瓷冠的应力分布有影响,采用90μm粘结剂的全瓷冠的应力分布较为合理。采用不同的粘结剂的全瓷冠的应力水平不同,宜采用弹性模量较大的粘结剂,可有效地降低全瓷冠的应力水平。平板试件的赫兹触压实验结果与有限元分析结果相吻合; 3.不同种类的全瓷冠对修复体的应力分布有影响,各种全瓷冠有其各自的使用范围。有限元分析和实验测试结果表明:临床应在提高核瓷的拉应力强度的同时尽量降低其弹性模量,从而设计出经久耐用的全瓷冠。 本文的研究为全瓷冠的临床应用提供了可以借鉴的研究方法和可供参考的计算和实验数据。
【图文】：

利用Micro CT沿牙长轴方向，顺着牙冠至牙根方向进行断层扫描戴有塑料双层冠的石膏牙备体模型，扫描层距为0.02mm，获得了750张Dicom格式的序列数字图像（图2.2）。图2.2 通过Micro CT采集的全瓷冠实体模型序列数字图像B 全瓷冠模型的三维重建Simpleware是英国的Simpleware Ltd公司推出的一套集成逆向工程、材料工程、生物力学工程、有限元分析等多工业、多学科领域的统一解决方案的专业软件。该软件具有世界领先水平的求解器用来把3D图像转换为可用于 CAD、快速原型和有限元模型等的高品质网格。Simpleware 提供了3种软件包来处理和网格化3D图像数据。整个软件基于核心的图像处理平台软件ScanIP，其带有可选性的模块支持网格划分和CAD融合。这些软件包之间的关系如图2.3所示。ScanIP提供了广泛的图像处理工具，可以支持对大部分3D数据（如MRI, CT,Micro CT 等）中所需部分进行显示和区域分割，，分割出来的图像能够用于CAD分析和快速原型制造，结果以Stl格式的文件导出。本文从上述序列数字图像中选取了250张，导入到ScanIP软件中，通过笛卡尔空间坐标系3个方向的边界勾勒、修剪、去噪、填充等操作，建立的三维模型如图2.4所示

Simpleware软件中各模块之间的相互关系
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R783

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本文编号：2691604