钛种植体结构和弹性模量对骨界面应力分布的影响

采用CAD(Pro/E)软件建立颌骨和钛种植体的三维模型,设置3种不同结构钛种植体,即全致密型(1号样品)、穿皮质区致密而松质骨区外层多孔内芯致密型(2号样品)与整体低弹性模量型(3号样品),分析钛种植体结构和弹性模量对骨界面应力分布的影响,研究能有效地转移应力至周围骨组织的新型种植体.研究结果表明:在相同载荷下,3种钛种植体颈部皮质骨均为高应力区,3号种植体的应力最高,为7.128 MPa;在松质骨区2号种植体的应力比1号与3号种植体的低,且呈均匀递减趋势.在加载条件下,2号种植体随着弹性模量的降低,骨界面应力降低,且明显比1号种植体的低,当多孔层的弹性模量为致密钛的40%或以下时,骨界面应力明显降低;3号种植体随着弹性模量降低,皮质骨区骨界面应力增加,而松质骨区骨界面应力降低不明显.钛种植体的结构和弹性模量均影响骨界面应力分布;穿皮质区致密而松质骨区外层多孔内芯致密型钛种植体有利于界面应力转移到周围骨组织,降低多孔层的弹性模量,能有效地降低骨界面应力.     

仿生种植牙模型的三维有限元分析与结构优化

目的:研究不同弹性模量和厚度的仿生牙周膜对仿生种植牙模型骨界面应力分布的影响,优化仿生种植牙模型的结构.方法:对仿生种植牙三维有限元模型施加100N的载荷,应用三维有限元方法,分别对6种不同弹性模量和5种不同厚度的仿生牙周膜的仿生种植牙三维有限元模型的骨界面进行应力分析.结果:当仿生牙周膜弹性模量为689MPa、膜厚0.25mm左右时,骨界面上的应力最小且分布均匀.结论:在仿生种植牙模型中,取仿生牙周膜厚为0.25mm、弹性模量为689MPa时,能达到模型的结构优化.     

种植体界面松质骨力学性能的研究

本研究的目的是分析种植体界面松质骨的力学性能,以及预紧力载荷对界面骨重建的影响作用.选择2只2.5月龄的雄性新西兰大白兔.其中一只作为手术组,在右侧股骨髁外侧打孔,采用过盈的方式植入一颗孔隙率为70%,尺寸为直径2 mm,高5 mm的3D打印钛合金多孔种植体,使种植体-骨界面产生预紧力载荷,另外一只自由饲养作为对照组.大白兔术后自然饲养12周使缺损界面充分愈合.根据愈后micro-CT影像进行显微有限元计算分析整合后骨组织的强度.结果表明种植体-骨界面之间的预紧力会促进骨重建进程.但是由于预紧力分布不均以及种植体的应力遮挡作用,导致界面骨量分布不均匀,在种植体上部出现应力遮挡区域,发生了骨吸收现象.     

下颌骨牙种植体有限元建模与瞬态分析

通过逆向工程技术,将二维的下颌骨CT图片转化为三维有限元模型.根据CT图片像素的Hounsfield值将颌骨材料划分为10种材料属性,并建立含种植体的下颌骨有限元计算模型.以冲击载荷模拟牙齿咀嚼时的力作用,计算下颌骨-种植体在此冲击载荷作用下的响应:当应力波首次传到种植体-下颌骨界面时,在种植体上部第1圈螺纹的根部出现局部的应力峰值8.21MPa,而当种植体-下颌骨的整体应变能达到最高峰时,在种植体的末端附近出现了全局应力峰值11.51MPa.静态和瞬态时的最大应力差超过40%,出现的位置也不同,由此可知,动态分析对种植牙的结构设计很重要.     

加载方向对种植体骨界面上应力分布的影响

目的:探讨加载方向对种植义齿周骨界面应力分布的影响,为临床种植提供参考。方法:用三维有限元法给两种种植分别从垂直、45°及水平方向施加200N载荷,并对其骨界面上应力分布进行分析。结果:种植体颊侧颈部骨界面是高应力集中区;水平向加载时,应力水平最高,是45°及垂直向加载时的2～3倍。结论:在牙科美学范畴内,适当减小种植体植入角度,可以改善种植体周骨界面上所受到的应力水平。     

利用三维有限元方法分析种植体与天然牙联冠修复的应力分布

实验采用三维有限元法分析单个种植体与单个天然牙联冠修复中种植体、天然牙骨界面的应力分布的相互影响,运用现代计算机技术,处理大量实验数据,从生物力学角度对联冠修复设计进行分析,为临床应用提供科学理论依据。     

不同螺纹形态的圆柱状2D种植体的即刻力学分析

为研究不同螺纹形态的圆柱状2D种植体的即刻力学,建立了简化的种植体—牙槽骨的参数化模型,骨块简化为内部为松质骨外部为皮质骨的矩形方块,在骨块上建立圆柱形螺纹种植体及牙槽骨,牙槽骨和种植体简化为一个整体。采用有限元方法,对不同螺纹形态种植体轴向截面应力应变在不同承载特征下的变化规律并进行了对比分析。结果表明,在混合加载作用下,种植体—牙槽骨的应力、应变及变形分布更趋均匀,表明相邻牙槽骨之间的反作用力即水平加载对应力分布的影响是不可忽略的。当螺纹角度在30°~60°时,顶角为45°的螺纹形态应力集中现象严重;顶角为60°的螺纹形态应力、应变及变形最小。为避免应力过度集中产生的二次伤害,应采用顶角为60°的螺纹形态,有利于应力在皮质骨、松质骨区域更合理的分散,可延缓皮质骨表面的骨吸收,为种植体的螺纹设计提供参考依据。     

种植体长度与直径对下颌骨牙齿种植影响的有限元分析

基于活实体数据,采用计算机图像处理、逆向工程技术得到上下颌骨及牙列的几何模型,构建出有限元模型,并进行有效性验证.利用构建的高仿真度上下颌骨及牙列有限元模型,探讨种植体长度、直径对牙齿种植的影响.结果表明:下颌骨碰撞仿真实验得出的接触力–时间曲线与尸体实验得出的曲线走势相同,接触力峰值与尸体碰撞得出的峰值相近.牙齿种植仿真实验得出了种植体应力分布云图,种植体、皮质骨、松质骨最大应力,下颌骨-种植体相对最大位移.通过比较数据可以得出,种植体直径的增加比长度增加更有利于牙齿种植的稳定性.     

多层压配组合冷挤压凹模疲劳强度优化设计

采用疲劳强度设计理论和最优化设计理论相结合的方式探讨多层压配组合冷挤压凹模的更为合理、有效的设计方法 .首先 ,推出了 3层压配组合冷挤压凹模在压配状态和工作状态下凹模各层的应力计算公式 ,论证了凹模的疲劳强度校核点在凹模各层的内表面上 ;在此基础上 ,用 Sines法将凹模各层的多向脉冲循环应力等效地转化为单向循环应力 ,并建立了 3层压配组合冷挤压凹模疲劳强度优化设计的数学模型 .用算例进行了优化设计 ,获得了令人满意的结果     

预应力复合材料模壳-混凝土组合桥面板疲劳性能

针对一种新型预应力纤维增强复合材料(FRP)模壳-混凝土组合桥面板,研究了该组合桥面板在变化应力水平下的疲劳性能。试验针对疲劳破坏形态、应力状态、界面形态和疲劳寿命等因素进行了系统研究。结果表明:组合桥面板疲劳破坏主要由于受压区混凝土压碎控制、部分构件发生复材模壳局部疲劳撕裂,并且组合桥面板中预应力板条在疲劳荷载下保持良好性能。组合桥面板在发生疲劳破坏后,均保持较高的残余强度,为结构提供安全储备。通过数据拟合得到组合桥面板的荷载水平-疲劳寿命(S-N)曲线,可预测在不同荷载下的疲劳寿命。     

固定义齿种植体的优化设计

运用三维有限元方法分析两种不同三角形螺纹种植体(带梯槽和不带梯槽)模拟咀嚼状况下的应力、应变、位移分布,选出最佳结构种植体,从而进行固定义齿的优化设计.用PRO-E三维软件建立包括牙冠、种植体、密质骨、松质骨的三维组装结构图,导入ANSYS WORKBENCH进行计算,赋予材料属性、网格划分、施加载荷和边界条件,最后求解.就种植体的应力应变场和位移而言,不带梯槽的三角形螺纹变化比带梯槽的螺纹种植体数值稳定且较小.不带梯槽的三角形螺纹种植体结构更合理,同时选出种植体的长度,直径和种植体的螺纹顶角最优解,为种植体结构设计提供更优化的方案.     

人工种植牙的应力分析

阐述了用全息光弹性法对人工种植牙及牙槽骨的应力分析，给出了植体与牙槽骨之间的界面应力分布和应力集中的研究结果，为人工种植牙的选型提出了建议。     

上颌窦内提升同期种植体植入术在上颌后牙骨量不足病例中的应用

目的:探讨剩余骨量严重不足的情况下进行冲顶式上颌窦内提升同期种植体植入术的方法及疗效.方法:24例患者,共植入33颗种植体,均采用冲顶式上颌窦内提升术,在植骨的情况下同期植入种植体.结果:上颌窦底平均增加骨高度(5.9±2.8)mm,所有种植体均完成冠修复,义齿修复后功能良好.结论:剩余牙槽骨高度严重不足的情况下进行冲顶式上颌窦内提升同期种植体植入术安全可行,是解决上颌后牙区骨量不足引起种植困难的有效方法.     

级配铁尾矿石的动三轴试验研究

为研究级配铁尾矿石的动态性能,根据级配碎石设计推荐的级配范围,选择两种级配类型(连续密实型和骨架密实型)进行了铁尾矿石的级配组残设计,并采用动三轴试验得到其动态回弹模量.试验结果表明,与级配碎石相同,级配铁尾矿石的动态回弹模量与应力状态呈非线性关系,可采用模型表征.由级配尾矿石所在结构层的受力状态,并应用该模型确定的动态模量值表明,骨架密实型优于连续密实型,但两者的动态回弹模量值均能够满足设计使用要求.     

正常咬合与错颌畸形磁性覆盖义齿种植体生物力学比较分析

对正常咬合和错颌畸形情况下下颌骨在种植体支持下的生物力学响应进行了对比研究。通过建立磁性附着体下颌覆盖义齿的三维有限元模型,分正常咬合和异常咬合两种情况在右第一磨牙上施加垂直向下的载荷,记录种植体周围骨及黏膜的生物力学性能。在错颌畸形的情况下,种植体周围骨的最大等效应变略大于正常咬合情况,但都在生理耐受阈值内。黏膜在圆顶型种植体作用下所受最大等效应力最小。齿隙较大的错颌畸形患者的应力/应变值略大于其他错颌畸形患者。分析结果表明,错颌畸形患者可以像常人一样植入种植体正常生活,圆顶型种植体可作为有效治疗选择。     

对称双层铁磁膜中的界面自旋波

运用改进的界面重参数方法,讨论了周期边界条件下对称双层铁磁膜中自旋波本征激发问题,系统中可以存在两种本征模:体模和界面模,并给出系统的色散关系和布里渊能带的精细结构.在此基础上重点分析了界面模的存在条件,并发现:界面模的存在仅取决于界面耦合作用,与横向自旋波无关.     

金属丝杨氏模量即时化测量及分子动力学模拟研究

基于PASCO材料拉力装置,利用转动传感器和力传感器计算机辅助技术,采用拉伸法来测量金属丝的杨氏模量.研究发现,PASCO装置自带的Capstone软件能快速绘制应力-应变图,测量出杨氏模量值.为验证实验结果的准确性,进一步通过LAMMPS软件结合分子动力学理论来模拟拉伸微观过程中的应力-应变图,绘出拉伸过程四个阶段的...     

填充因子对同质铁磁膜中本征激发的影响

采用改进的界面重参数方法,讨论了周期边界条件下同质双层铁磁膜中自旋波本征激发问题.当保持系统的总厚度N不变,调节填充因子f=NA/N时,发现系统的所有本征激发能均会受到影响,其中f=1/2时的奇数支模的激发能最低,偶数支模的激发能最高.声学型界面模存在不受填充因子影响,而光学型界面模在填充因子f=1/2时最易存在.     

加筋板塑性屈曲的解析模量算法

为了充分发挥材料的强度潜力,对加筋板塑性屈曲应力进行计算研究.在分析材料应力应变关系的基础上,得到不同的切线模量、双模量和折算模量值.基于上述三种模量值,通过引入参数,建立对应的模量因子曲线,并推导出显化的解析数学模型和计算方法.将该方法应用到计算典型加筋板结构的极限强度,并将计算结果与有限元方法、Paik经验公式进行比较,发现基于模量理论的解析算法误差较小,且比Paik经验公式更为可靠.算例表明:解析模量算法使用方便,计算准确,可以在工程设计中推广应用.     

不同等效原则的基层顶面当量回弹模量算法

应用弹性层状理论，研究了不同等效方法对基层顶面当量回弹模量换算结果的影响。结果表明，以弯沉等效为指标的基层顶面当量回弹模量值不能很好地反映板下地基的受力特性，会导致板底应力计算结果偏小；而以板底拉应力等效为指标的基层顶面当量回弹模量值能较为真实地反映基层刚度和厚度变化对板底拉应力的影响。因此，对于水泥混凝土路面结构设计时建议采用基于拉应力等效的换算方法，而基于弯沉等效的换算方法则可用于基层(或垫层)弯沉的检测。