仵健磊 刘云峰* 彭 伟 林文武 徐立新

1(浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，杭州 310014)2(浙江工业大学材料科学与工程学院，杭州 310014)

基于有限元仿真的形状记忆聚合物弓丝初始正畸力分析

仵健磊1刘云峰1*彭 伟1林文武1徐立新2

1(浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，杭州 310014)2(浙江工业大学材料科学与工程学院，杭州 310014)

正畸治疗过程中，临床常用镍钛金属弓丝对人体存在潜在的毒性作用，且缺乏美观性；相比之下形状记忆聚合物(SMP)材料因其良好的力学性能、易成形、美观性，在正畸中受到越来越多的重视。而形状记忆聚氨酯(SMPU)作为一种典型的SMP材料，其在正畸治疗效果方面的研究尚不充分，所能提供的矫治力大小有待进一步探究。在正畸矫治力研究中，临床口内检测非常困难，有限元分析技术是目前最主要的研究手段。针对上述问题，基于Tobushi一维SMP本构方程，参照粘弹性材料标准线性模型构建了SMP材料的三维本构方程，并利用FORTRAN语言编写了可用ABAQUS调用的UMAT子程序；参照正畸临床数据，利用三维建模软件建立了包括牙齿、托槽、弓丝在内的三维有限元模型，以侧切牙、尖牙为研究对象，通过对弓丝施加不同形式的变形，得出SMPU弓丝形变量为3 mm时产生的初始正畸力大小为0.06～0.55 N。结果表明， SMPU弓丝提供的初始正畸力与临床认为的最佳正畸力相比略为偏小，适合正畸治疗的第一阶段；但SMPU材料的力学性能还有进一步提升改善的空间，在正畸领域具有较高的潜在应用价值。……