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全瓷材料及牙弓曲率对固定桥疲劳寿命影响的有限元分析
背景:采用循环疲劳有限元方法研究修复体的疲劳寿命更符合口腔实际情况.目的:研究不同牙弓曲率下不同全瓷材料固定桥的疲劳寿命.方法:将全瓷固定桥数字模型按照牙弓曲率建立4组模型(0°设为Ⅰ组,30°设为Ⅱ组,60°设为Ⅲ组,90°设为Ⅳ组),每组模型分别采用In-Ceram Zirconia、Zenotec、Lava全瓷材料进行固定桥疲劳寿命分析.结果与结论:全瓷固定桥连接体是应力集中的部位,也是应力极值部位、疲劳寿命短的部位及容易发生材料破损的部位.随着牙弓曲率的增加,In-Ceram Zirconia全瓷材料组疲劳寿命从4.6年下降到1.7年,Zenotec、Lava全瓷材料组均能保持19.6年的疲劳寿命;固定桥连接体是疲劳寿命短的部位.结果表明,尖牙前后区域采用In-Ceram Zirconia全瓷固定桥修复体的预期疲劳寿命较短,可能不是合适的修复材料;Zenotec和Lava全瓷材料在不同曲率下都能满足临床使用的预期寿命.
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植入用Ti-6Al-4V合金模拟体液浸泡后高频和超高周疲劳性能
目的 为预测植入用Ti-6Al-4V钛合金的使用寿命,研究其在模拟体液浸泡后,10~7周次以后的超高周疲劳性能.方法 将Ti-6Al-4V钛合金试样在模拟体液中分别浸泡2d和6d;利用超声疲劳实验技术,在室温下分别对这两组试样进行超高周疲劳性能测试;利用电子显微镜观察疲劳断口并对裂纹源进行X射线能谱分析,研究其裂纹萌生机理,并与未经浸泡的同种材料的超声疲劳性能进行对比分析.结果 模拟体液浸泡后的材料的S-N曲线与未经浸泡时的趋势相近,在10~4-10~8周次范围内的疲劳寿命都呈连续下降状态,在10~7-10~8周次循环范围内曲线下降趋势有所变慢;模拟体液浸泡后的试样在10~7周次之前寿命下降更快,10~7周次之后模拟体液浸泡过的试样寿命比未处理的试样寿命低;浸泡6d后的试样的寿命和浸泡2d后的相差不大.疲劳循环超过10~7周次后,仍然发生疲劳断裂,并不存在传统意义上的疲劳极限.疲劳寿命10~8周次以后的试样疲劳裂纹在内部萌生,一般为铝元素聚集区;疲劳寿命10~7周次以前裂纹一般萌生于试件表面,有些试件出现了多处裂纹源.结论 模拟体液浸泡会降低Ti-6Al-4V钛合金的超高周疲劳性能;随着循环周次的增加,裂纹萌生由试件表面向其内部转换.
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临床研究股骨头坏死人工髋关节置换股骨柄假体的疲劳寿命分析
目的 了解人工关节置换股骨柄假体疲劳断裂的力学特性.方法 基于股骨头坏死患者CT资料建立坏死股骨头三维模型和三维人工髋关节置换模型,采用疲劳断裂的有限元分析方法,分析在生理循环载荷作用下的人工髋关节模型的疲劳寿命.结果 疲劳寿命分析发现,假体颈、假体柄中下部附近区域的应力集中,疲劳寿命值小,安全系数低,发生疲劳断裂可能性大.结论 生理载荷下的模拟结果与相关的临床结果相吻合,为股骨头坏死人工髋关节置换的设计和临床应用提供了理论指导,也为全髋关节置换的生物力学研究提供了一个较为理想的方法.
