唇舌側托槽轉矩性能的三維有限元對比分析.pdf

1、 目的：利用有限元法建立帶弓絲的唇舌側托槽的三維有限元模型,模擬不同尺寸與材質的弓絲對單顆牙齒轉矩的加載,分析唇舌側托槽轉矩性能表達的差異,以及弓絲材質與尺寸因素對舌側托槽轉矩性能表達影響的規(guī)律,為臨床舌側矯治中前牙轉矩的控制提供理論參考。方法：1.在Pro/E Wildfire4.0軟件中建立從上頜右側尖牙到上頜左側尖牙的水平槽溝唇側托槽與垂直槽溝舌側托槽、0.20mm結扎絲和兩種尺寸(0.46×0.64mm2和0.48×0.64m

2、m2)的方絲弓與帶狀弓的實體模型,所有托槽槽溝尺寸設定為0.022英寸。2.將托槽、弓絲與結扎絲實體模型進行裝配后導入到MSC.Marc.Mentat2005R3軟件中,建立帶弓絲的唇舌側托槽的三維有限元模型。3.利用MSC.Marc.Mentat軟件模擬轉矩加載。除左上中切牙唇舌側托槽外,其余托槽與弓絲在三維方向上固定,以左上中切牙托槽槽溝中央為中心,托槽沿槽溝近遠中水平軸分別做順時針與逆時針旋轉,旋轉角度為20°。模擬在不同尺寸與材

3、質弓絲條件下左上中切牙轉矩的加載,計算各個工況下模型中左上中切牙唇舌托槽中心對應處節(jié)點的力矩值,繪制并分析各工況下唇舌側托槽轉矩力矩/轉矩角度曲線圖與最大力矩值。結果：1.建立帶弓絲的唇舌側托槽三維有限元模型,網格劃分合理精確,具有與臨床使用的唇舌側托槽弓絲相似的幾何學形態(tài)和生物力學性質。2.在裝配不同尺寸與材質的弓絲條件下,唇舌側托槽產生了相同變化規(guī)律的轉矩力矩/轉矩角度曲線圖。隨著轉矩角度的增大,轉矩力逐漸增加；不銹鋼絲的轉矩增加幅

4、度最大,β-鈦絲次之,鎳鈦絲最小。3.相同轉矩角度下,舌側托槽轉矩值比唇側托槽大,平均約為3~5倍。4.弓絲性質對舌側托槽轉矩性能的影響與唇側托槽類似。弓絲尺寸的增大增加了舌側托槽轉矩力矩(不銹鋼絲從0.46×0.64mm2增加到0.48×0.64mm2,轉矩力增加到106%),但是該變化小于弓絲材質引起的變化(從0.46×0.64mm2鎳鈦絲到同尺寸的不銹鋼絲,轉矩力增加到390%),更小于弓絲尺寸與材質共同改變所引起的變化(從0.4

5、6×0.64mm2鎳鈦絲到0.48×0.64mm2不銹鋼絲,轉矩力增大為414%)。結論：1.利用Pro/E Wildfire、MSC.Marc.Mentat多種軟件結合可建立與臨床相似的帶弓絲的唇舌側托槽三維有限元模型,可以為托槽自身力學性能的生物力學分析提供可靠的研究平臺。2.唇舌側托槽轉矩均隨轉矩角度的增大而增大,且增大幅度與弓絲彈性模量成正比。3.當轉矩角度相同時,舌側托槽產生了約為唇側托槽3~5倍的轉矩力。4.舌側托槽轉矩性能