唇舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)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(cè)托槽的三維有限元模型,模擬不同尺寸與材質(zhì)的弓絲對單顆牙齒轉(zhuǎn)矩的加載,分析唇舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩性能表達的差異,以及弓絲材質(zhì)與尺寸因素對舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩性能表達影響的規(guī)律,為臨床舌側(cè)矯治中前牙轉(zhuǎn)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(cè)尖牙到上頜左側(cè)尖牙的水平槽溝唇側(cè)托槽與垂直槽溝舌側(cè)托槽、0.20mm結(jié)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(shè)定為0.022英寸。2.將托槽、弓絲與結(jié)扎絲實體模型進行裝配后導(dǎo)入到MSC.Marc.Mentat2005R3軟件中,建立帶弓絲的唇舌側(cè)托槽的三維有限元模型。3.利用MSC.Marc.Mentat軟件模擬轉(zhuǎn)矩加載。除左上中切牙唇舌側(cè)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(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度為20°。模擬在不同尺寸與材

3、質(zhì)弓絲條件下左上中切牙轉(zhuǎn)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(yīng)處節(jié)點的力矩值,繪制并分析各工況下唇舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩力矩/轉(zhuǎn)矩角度曲線圖與最大力矩值。結(jié)果：1.建立帶弓絲的唇舌側(cè)托槽三維有限元模型,網(wǎng)格劃分合理精確,具有與臨床使用的唇舌側(cè)托槽弓絲相似的幾何學(xué)形態(tài)和生物力學(xué)性質(zhì)。2.在裝配不同尺寸與材質(zhì)的弓絲條件下,唇舌側(cè)托槽產(chǎn)生了相同變化規(guī)律的轉(zhuǎn)矩力矩/轉(zhuǎn)矩角度曲線圖。隨著轉(zhuǎn)矩角度的增大,轉(zhuǎn)矩力逐漸增加；不銹鋼絲的轉(zhuǎn)矩增加幅

4、度最大,β-鈦絲次之,鎳鈦絲最小。3.相同轉(zhuǎn)矩角度下,舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩值比唇側(cè)托槽大,平均約為3~5倍。4.弓絲性質(zhì)對舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩性能的影響與唇側(cè)托槽類似。弓絲尺寸的增大增加了舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩力矩(不銹鋼絲從0.46×0.64mm2增加到0.48×0.64mm2,轉(zhuǎn)矩力增加到106%),但是該變化小于弓絲材質(zhì)引起的變化(從0.46×0.64mm2鎳鈦絲到同尺寸的不銹鋼絲,轉(zhuǎn)矩力增加到390%),更小于弓絲尺寸與材質(zhì)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(zhuǎn)矩力增大為414%)。結(jié)論：1.利用Pro/E Wildfire、MSC.Marc.Mentat多種軟件結(jié)合可建立與臨床相似的帶弓絲的唇舌側(cè)托槽三維有限元模型,可以為托槽自身力學(xué)性能的生物力學(xué)分析提供可靠的研究平臺。2.唇舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩均隨轉(zhuǎn)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(dāng)轉(zhuǎn)矩角度相同時,舌側(cè)托槽產(chǎn)生了約為唇側(cè)托槽3~5倍的轉(zhuǎn)矩力。4.舌側(cè)托槽轉(zhuǎn)矩性能