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金—瓷结合的有限元与无限元法力学分析

辛海涛  
【摘要】: 烤瓷熔附金属全冠的金-瓷结合问题一直为广大学者所关注。经过多年的实验研究,虽已形成初步的金-瓷结合理论和预防崩瓷及瓷裂的措施。但还缺乏对金-瓷结合力的完整、准确地计算与理论描述。本实验采用有限元与无限元方法计算了ISO标准三点弯曲金-瓷结合试件不同材料层面应力分布状况,从不同角度分析金-瓷结合力的性质及大小以及不同材料特性对金-瓷结合力的影响和发生崩瓷和瓷裂的可能。实验还建立了成人上前牙烤瓷熔附金属全冠二维模型,以标准试件应力分析结果为依据分析临床不同设计的金-瓷修复体加载后应力分布状况,为临床修复提供理论依据。实验结果表明: 1、准确模拟临床操作规程制备不同材料试件,测量并将其力学参数应用于金-瓷结合的力学分析,能真实地反映出临床修复体的金-瓷结合力情况,消除了修复体复杂的制作过程所造成的影响,使理论分析更接近于临床实践,为临床及义齿技术制作工作提供更有意义的理论力学依据。 2、对ISO标准试件模型应力分析中发现:不同材料界面间出现应力集中,金-瓷界面处应力集中位于金-瓷结合的边界附近的区域,该区域应力集中是造成金-瓷结合破坏的主要因素。遮色瓷与体瓷界面处应力集中位于邻近遮色瓷与体瓷结合的边界区域,该应力集中虽未发生在边界区域,但同样会造成遮色瓷与体瓷之间发生损坏。 3、应用粘弹性原理对金-瓷界面残余应力的分析中发现:烤瓷合金与瓷 第四军医大学博士学位论文 的热膨胀系数之差为A*-aM《C叫刀xlo”6时,金.瓷界面残余应力形成的 压应力与剪切力分布均有利于金-瓷结合。结合加载力研究发现,沿金- 瓷界面分布的剪切力大小相近但方向相反,而垂直于金-瓷界面的拉应力 则远大于压应力,可以认为引起金-瓷结合破坏的主要原因可能是由加载 力形成的拉应力。 4、首次将无限元方活应用于金-瓷结合的力学分析,确定金-瓷界面发生 金-瓷结合破坏的临界应力强度因于为:KI。。一6.50引61*叩6:加载破坏 力为:Ffs;l—7.14N。 5、随着遮色瓷厚度增加,虽然体瓷-遮色瓷界面应力降低,但金-瓷界面 应力增大从而引起金-瓷结合破坏。因此,临床修复时遮色瓷厚度应在不 影响遮色效果的前提下适当减小,这样既有利于保留一定的瓷层厚度, 改善修复效果;又有利于金-瓷结合,同时不引起体瓷-遮色瓷界面结合 的损坏。 6、烤瓷全冠不同颈缘设计模型唇侧颈缘处出现应力集中,这与临床出 现崩瓷、瓷裂的位置一致。从受力分析的角度而言,金属颈环型设计适 应于前磨牙和后牙的修复:瓷颈环型设计适应于前牙修复,而金-瓷混合 颈环型设计则适应于任何形式的修复体。 7、前牙烤瓷冠金-瓷界面应力分布随着加载力与牙齿长轴角度的增加, 应力与应力强度因子也相应增加。实验表明,前牙正常矜位关系时,咬 合力不会造成金.瓷结合破坏:如果前牙粕位关系异常,如前牙深覆什, 正常咬合力就可能引起金-瓷结合破坏。


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