دانلود ترجمه مقاله مطالعه حرارتی – مکانیکی ایمپلنت های دندانی عملکردی درجه بندی شده – وایلی 2006

مطالعه حرارتی – مکانیکی ایمپلنت های دندانی عملکردی درجه بندی شده با روش المان محدود

Thermal–mechanical study of functionally graded dental implants with the finite element method

چکیده

مقدمه

مدل FE

تایید مدل

نتایج شبیه سازی ها

جمع بندی

چکیده

این مقاله ، عملکرد گرمایی – مکانیکی ایمپلنت های دندانی عملکردی درجه بندی شده از جنس تیاتنیوم / هیدروکسی آپاتایت (Ha/Ti) را با روش المان محدود سه بعدی، بررسی ی کند. تنش ایجاد شده توسط نیروهای سطح جوونده برای این ایمپلنت های HA/Ti از نوع عملکردی درجه بندی شده (FG) در این مطالعه بررسی شده است تا بتوان آن ها را با تنش های مربوط با ایمپلنت های دندانی تیتانیوم، مقایسه کرد. تاثیر گرمایی – مکانیکی تغییرات دمایی به دلیل فعالیت های دهانی روزانه نیز در این مطالعه بررسی شده است. عملکرد ایمپلنت های دندانی HA/Ti FG نیز نسبت به بیشترین تنش های ون میسز بستری شده است که در واقع یکی از شاخص های عملکردی عمومی می باشد، همچنین تنش کششی / تنش اولیه اصلی برای مشکلات مکانیکی اتصال بین ایمپلنت و استخوان و تنش های فشردگی / تنش های اصلی سوم نیز برای جذب استخوان مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که تحت تاثیر تنها نیروی سطح جونده، ایمپلنت های FG با مقدار های مختلف از HA همراه با طول ایمپلنت، تقریبا عملکرد خوبی را ارائه می کنند در حالی که ایمپلنت های تیتانیوم تنش ون میسز بسیار بیشتری را تحمل می کنند. اما، زمانی که تنش های گرمایی نیز در نظر گرفته شود، ایمپلنت های FG که دارای HA با شاخص نمایی m=2 با کاهش دمای 20 درجه سانتی گراد، بیشترین تنش صلی اول و تنش ون میسز را در میان تمام ایمپلنت های FG و تیتانیوم تحمل می کنند.

جمع بندی
تحت تنها نیروهای جوندگی، ایمپلنت های FG با کسر حجمی مختلف از HA تقریبا همه عملکرد خوبی دارند در حالی کهی تیتانیوم تنش های ون میسز بسیار بیشتری را به دست می آورد. عدم تطابق ضریب های بسط گرمایی بین ایمپنت و استخوان میزبان باعث می شود که وقتی دمای دهانی تغییر می کند، تنش های اضافی ایجاد شود. از این مطالعه مشخص می شود که کاهش دما باعث افزایش تغییرات در تنش های ماکسیموم به صورت محسوس می شود. می تواند حتی باعث سه برابر شدن تنش های کششی شود. عملکرد ایمپلنت های دندانی از نظر تنش دمایی نسبت به حالتی که فقط نیروهای جوندگی در نظر گرفته می شود، بسیار متفاوت می باشد. زمانی که تاثیرات تغییرات دمایی در نظر گرفته می شود، ایمپلنت های FG با شاخص نمایی کسر HA به صورت m=2 بیشترین تنش ون ویسز و تنش کششی را در میان تمام ایمپلنت های FG و تیتانیوم تحمل می کند. ازین رو، تنش های گرمایی نباید برای ارزیابی عملکرد ایمپلنت های دندانی مورد غفلت قرار بگیرد.

Abstract

This article investigates the thermal–mechanical performance of hydroxyapatite/titanium (HA/Ti) functionally graded (FG) dental implants with the three-dimensional finite element method. The stresses induced by occlusal force for the present HA/Ti FG implant are calculated to compare with the corresponding stresses for the titanium dental implant. Thermal–mechanical effect of temperature variation due to daily oral activity is also studied. The HA/Ti FG dental implant performance is evaluated against the maximum von Mises stress, which is the general performance indicator, the first principal/ tensile stress for mechanical failure of implant-bone-bond and the third principal/compressive stress for bone absorption. Simulation results indicate that under the influence of occlusal force only, the FG implants with different HA fraction along the implant length perform almost equally well, while the titanium implant sustains much higher von Mises stress. However, when thermal stress is also considered, the FG implant having HA fraction exponential index of m ¼ 2 with temperature decrease of 208C yields the highest first principal and von Mises stresses among all the FG and titanium implants.

CONCLUSIONS

Under the occlusal force only, the FG implants with different HA fraction perform almost equally well, while the titanium yields much higher von Mises stress. Mismatch of coefficient of thermal expansion between the implant and the hosting bone causes additional stress when oral temperature is changed. It is derived from the current study that temperature decrease instead of increase changes the maximum stresses remarkably. It could triple the maximum tensile stress. The performance of dental implant in view of thermal stress is very different from that under occlusal force only. When temperature change effect is considered, the FG implant with HA fraction exponential index m ¼ 2 sustains the highest von Mises and tensile stresses among all the FG and titanium implants. Thus, thermal stress should not be ignored for evaluating the performance of dental implants.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مطالعه حرارتی – مکانیکی ایمپلنت های دندانی عملکردی درجه بندی شده با روش المان محدود

Thermal–mechanical study of functionally graded dental implants with the finite element method