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牙周膜生物力学性质的有限元分析研究概况

2021-02-12徐晨光张春秋

天津理工大学学报 2021年5期
关键词:有限元实验模型

徐晨光,宋 阳*,张春秋

(天津理工大学a.天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;b.机电工程国家级实验教学示范中心,天津300384)

牙齿畸形是一种常见的口腔疾病,严重影响患者的口腔功能和外貌美观。在正畸过程中,牙周膜(periodontal ligament,PDL)诱发了骨吸收和骨重建,实现牙齿移动。PDL是正畸力的主要作用对象,在正畸领域研究其力学特性对于病情的合理诊断和有效治疗具有重要意义[1]。随着研究的不断深入,对PDL力学性质的认知,经历了由线性特性转向非线性特性的过程。目前对PDL的研究方法有2种:实验研究和有限元分析研究。

实验研究是研究PDL力学特性的必要手段,但由于PDL的厚度很薄(约0.15~0.38 mm),体积较小且结构复杂,给PDL试件的制备造成一定的困难。且实验过程中,PDL试件所处的环境、实验方案的设计和极端实验条件的搭建等因素,都可能对实验结果产生影响。而有限元仿真研究可以弥补上述不足,不仅能够排除外部实验条件对结果的影响、施加极限载荷,还可以验证本构方程的拟合效果,帮助正畸治疗选择治疗手段,预测治疗结果。本文拟对PDL的有限元分析的研究进行综述。主要从PDL的材料属性、建模手段、应用领域等方面分类进行阐述。在不同的分类方式中大致采用时间先后进行排序。

1 PDL线弹性性质的研究

有限元仿真需建立研究对象三维模型,使用ANSYS或ABAQUS等软件进行材料属性设定、网格划分和施加载荷等设置。通过计算,可以得到研究对象在实验条件下的应力场、应变场及热效应等仿真结果。……

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