عنوان
تعيين پيش‌بار مناسب براي يك ايمپلنت زيركونياي دوتكه تحت بارگذاري خستگي به كمك شبيه‌سازي اجزاي‌محدود
نويسنده اصلي
محلوجي، عليرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
بررسي ريزشكاف‌ها، تنش و عمر خستگي در ايمپلنت‌هاي دندان از منظر باليني بسيار مهم مي‌باشد. هدف از اين پژوهش اجراي يك شبيه‌سازي عددي به روش اجزاي محدود براي تحليل يك ايمپلنت زيركونياي دوتكه و بررسي تاثير افزايش پيش‌بار بر روي تنش در قطعه‌هاي آن و ريزشكاف‌ها و در پايان يافتن پيش‌بار مناسب براي اعمال به پيچ مي‌باشد.
پژوهش در دو بخش اعمال بارگذاري ثابت به منظور شبيه‌سازي فشار دندان‌ها بر يكديگر و بارگذاري چرخه‌اي به منظور شبيه‌سازي عمل جويدن صورت گرفته است. مدل شامل استخوان اسفنجي و سخت، تاج ساده‌سازي شده، تكيه‌گاه، پيچ و پايه كه از نوع قرارگيري در سطح استخوان و اتصال داخلي مخروطي مي‌باشد، در نرم‌افزار آباكوس مدلسازي شد. به‌منظور شبيه‌سازي دقيق‌تر استخوان مقطع عكس‌برداري شده از استخوان فك يك انسان كه توسط يك پژوهش ارائه شده بود استفاده شد. پايه با قطر 8/4 ميلي‌متر و طول 10 ميلي‌متر براي بررسي مدلسازي شد. به پيچ مقدار اوليه‌ي 300 نيوتن به عنوان پيش‌بار و پس از آن بارگذاري ثابت 250 نيوتن به منظور شبيه‌سازي فشار دندان‌ها بر روي يكديگر از راستاي طولي دهان به سطح تاج اعمال شد. سپس با تغيير پيش‌بار در محدوده‌ي 300 تا 500 نيوتن تغييرات تنش و ريزشكاف مشاهده و مقدار مناسب براي پيش‌بار در اين محدوده انتخاب شد. در پايان هم عمر اجزاي ساخته شده از سراميك زيركونيا و پيچ ساخته شده از آلياژ Ti6AL4V با اعمال بارگذاري چرخه‌اي با دامنه‌ي 0 تا 100 نيوتن، براي شبيه‌سازي بارگذاري ناشي از جويدن، توسط نرم افزار اف‌اي‌سيف تخمين زده شد.
به منظور بالا بردن اعتبار نتايج شبيه‌سازي اجزاي محدود فرآيند استقلال حل از شبكه براي بيشينه‌ي تنش در قطعه‌ها و ريزشكاف‌ها اعمال شد. سپس از براي اطمينان بيشتر در شبيه‌سازي هم دو مرحله راستي‌آزمايي با دو پژوهش مختلف انجام شد. در ابتدا براي بارگذاري ناشي از فشار دندان‌ها و ايجاد ريزشكاف مقايسه با يك پژوهش عددي انجام شد و در ادامه براي بررسي صحت تخمين عمر، مقايسه‌اي با يك پژوهش تجربي انجام شد.
مشاهده شد كه تحت بارگذاري با زاويه‌ي بيشتر از 30 درجه مقدار ريزشكاف‌ها به شدت رو به افزايش مي‌رود و در پايان نتايج نشان داد كه با بيشتر كردن مقدار پيش‌بار تا حد ممكن مي‌توان ريزشكاف ها را تا بين 9 تا 12 درصد كاهش داد، كه از ديدگاه باليني مقدار قابل توجهي است، چرا كه مي‌تواند باعث كاهش تجمع باكتري در ريزشكاف‌هاي بين پايه و تكيه‌گاه شود.
از طرفي مشاهده شد كه تغيير جنس قطعه‌ها از تيتانيوم به زيركونيا باعث تغيير قطعه‌ي خطرناك از تكيه‌گاه به پايه مي‌شود، چرا كه تكيه‌گاه در تنش برشي هشت وجهي(فون-ميزز) مقدار خطرناك‌تري را نشان مي‌دهد اما پايه در مقدار تنش‌هاي اصلي فشاري و كششي مقادير خطرناك‌تري نسبت به تكيه‌گاه دارد و با توجه به اين كه آلياژ تيتانيوم-آلومينيوم جز مواد تغيير شكل پذير و سراميك زيركونيا جز مواد شكننده دسته‌بندي مي‌شوند، قطعه‌ي خطرناك از ديدگاه شكست استاتيكي در دو جنس مختلف متفاوت مي‌شود. در پايان نتيجه‌گيري شد كه به ويژه در بارگذاري‌هاي با زاويه‌ي بيشتر از 30 درجه كه باعث خمش بيشتر و خطرناك‌تر شدن ناحيه‌ي كشش مي‌شود، بايد در انتخاب پايه بسيار دقت شود و توصيه مي‌شود حتي در نواحي با زاويه‌ي بارگذاري بالا از پايه‌هاي تيتانيومي استفاده شود.
شماره ركورد
228375
گرايش رشته تحصيلي
طراحي كاربردي (جامدات)
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان