有機(jī)相和無(wú)機(jī)晶體取向?qū)θ搜烙再|(zhì)力學(xué)性能影響的有限元研究.pdf

1、天然生物組織大多具有獨(dú)特而又高度有序的微結(jié)構(gòu)和特殊的化學(xué)組成，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能。人類牙齒是一種典型的具有多級(jí)微結(jié)構(gòu)的外骨骼生物組織，主要由牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙髓構(gòu)成。其中，牙釉質(zhì)是鈣化程度最高的人體組織，具有很好的剛度和韌性，對(duì)咀嚼磨耗有較大的抵抗力。目前，人牙釉質(zhì)依然是一種無(wú)法用人工修復(fù)材料有效替代的天然生物材料。因此，很有必要深入研究人牙釉質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成對(duì)其力學(xué)性能的影響，研究結(jié)果可以為牙科修復(fù)材料的仿生設(shè)計(jì)和牙齒損傷

2、的臨床防治提供理論指導(dǎo)。
　　本論文采用有限元分析方法，分別建立牙釉質(zhì)在納米尺度和微米尺度的有限元模型，在此基礎(chǔ)上，研究了牙釉質(zhì)的彈塑性力學(xué)行為，分析了人牙釉質(zhì)內(nèi)部有機(jī)相蛋白質(zhì)和無(wú)機(jī)相羥基磷灰石(HAP)晶體排列取向?qū)ζ淞W(xué)性能的影響。研究取得的主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1.牙釉質(zhì)具有各向異性的力學(xué)性能，隨著偏離HAP晶體C軸方向的角度增加，其壓縮彈性模量和壓縮屈服應(yīng)力降低，在45°方向上達(dá)到最小值;牙釉質(zhì)中的有機(jī)相蛋白質(zhì)對(duì)

3、其力學(xué)性能有顯著影響，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)被去除后，牙釉質(zhì)的壓縮彈性模量、剪切彈性模量和剪切屈服應(yīng)力均降低，壓縮屈服應(yīng)力則無(wú)明顯變化;牙釉質(zhì)中的蛋白質(zhì)會(huì)影響其承載時(shí)內(nèi)部的應(yīng)力分布，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)被去除后，牙釉質(zhì)內(nèi)部的應(yīng)力集中加劇，變形集中在脆性的HAP晶體上，更容易發(fā)生破壞。
　　2.人牙釉質(zhì)內(nèi)的HAP晶體具有特殊的排列取向，和HAP晶體均勻分布的排列取向相比，牙釉質(zhì)的屈服極限略低，但二者的剛度相同。釉柱中HAP晶體特殊的排列取向?qū)е缕渌苄宰冃螐挠?/p>