不同牙周膜有限元模型应力响应的力学分析

为寻求更可靠的牙周膜(periodontal ligament,PDL)材料建模方式,研究分析了PDL在不同有限元模型下的应力响应。根据CT扫描数据构建人下颌牙周组织三维模型,建立未分层和分层两种PDL模型,未分层模型整体赋予其超弹性属性,分层模型将PDL从上到下分为5层并逐层赋予其超粘弹性属性,施加唇舌向1.5 N正畸力,仿真计算两种模型的PDL应力分布。结果表明:两种模型下的PDL应力响应值均为尖牙最小,且各PDL应力响应值从上到下均呈现先减小后增大的趋势;分层超粘弹性模型与未分层超弹性模型相比,PDL最大、最小应力值出现位置大致相同,而在数值上普遍更低:最大值降低了0.22%~42.95%,最小值降低了5.71%~10.52%。未分层PDL模型下的分析结果会误导选择较小的正畸力,而分层超粘弹性模型更能体现PDL不同水平方向的力学特性差异,以此方式建模更为真实可靠。

基于多功能夹具的牙周膜剪切蠕变试验的研究

为探究牙周膜(periodontal ligament, PDL)的生物力学行为,设计一种新型夹具,进行牙周膜静态和动态剪切蠕变试验,将试验结果与五参数粘弹性本构模型拟合,分析拟合效果并探究使用新型夹具进行牙周膜力学试验的可行性与可靠性。以猪下颌切牙为试验对象,通过M-100电磁式动态力学试验系统进行牙周膜静态与动态剪切蠕变试验,获得与时间相关的应变和蠕变柔量数据,随后构建五参数粘弹性模型,将两组试验数据用模型分别拟合,获得拟合结果及各模型参数。两组试验的应变-时间曲线均呈现出先急剧上升后保持稳定上升的趋势,应变与时间呈正相关,表明牙周膜出现了典型的蠕变现象,证明了牙周膜同时具有弹性和粘性特征。构建的五参数粘弹性模型的拟合曲线与实际曲线基本吻合,校正决定系数Radj2均在0.99以上。新型夹具用于牙周膜力学试验具有良好的可靠性与准确性;牙周膜是一种粘弹性生物材料。

基于中心复合设计的牙周膜材料参数识别研究

有限元技术在研究生物力学研究中处于很重要的地位,而材料的设定对其特征影响重大。为得到更符合实际的牙周膜材料参数,基于中心复合设计对材料参数排列组合,利用有限元得到相对应的应力,以仿真、试验二者数据间的均方根误差作为其目标函数,通过对该模型进行一系列验证合理后,搜索目标函数值最小时的牙周膜最优参数。使用ABAQUS得到仿真数据,与试验数据一起绘出对比曲线。该曲线二者相关系数为0.98246,符合度较高,牙周膜最终识别参数为弹性模量49.217 MPa,泊松比0.425,验证了该材料特性参数识别方法的合理性,具有很好的理论意义和科学价值。

基于单轴拉伸试验的牙周膜力学特性研究

牙周膜是连接牙齿和牙槽骨的结缔组织,具有缓冲和传递咀嚼咬合力的作用。正畸力作用下牙周膜的生物力学特性直接影响牙槽骨的改建和牙齿移动。采用猪下颌骨中的切牙为试验对象,使用动态热分析仪进行剪切试验,在不同频率及不同振幅条件下对其牙周膜的力学特性进行研究,结果表明:猪牙周膜的损耗模量、储能模量与频率、振幅呈正相关,二者随着频率与振幅的增长趋势类似。

不同正畸条件下牙周膜应力响应的有限元研究

目的牙周膜应力是牙槽骨组织改建的始动因素,决定正畸牙的移动,进而影响矫治效果。建立两种牙周组织三维有限元模型,探究基于不同牙周膜材料属性,不同正畸条件对牙周膜应力响应的影响。方法通过Micro-CT扫描志愿者下颌骨,采用逆向工程建立人下颌骨牙周组织三维有限元模型。在ABAQUS软件中,将未分层牙周膜材料属性定义为超弹性,分层牙周膜材料属性定义为超-黏弹性,以猪下颌中切牙拉伸和剪切实验获得的数据为基础,确定各模型参数。