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接觸網(wǎng)有限元總結(jié)資料

網(wǎng)站:公文素材庫 | 時(shí)間:2019-05-29 21:24:24 | 移動(dòng)端:接觸網(wǎng)有限元總結(jié)資料

接觸網(wǎng)有限元總結(jié)資料

題目:高速鐵路接觸網(wǎng)建模及工況仿真一、題目背景

隨著高鐵的發(fā)展,相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的服役狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)檢測(cè)技術(shù)成為高鐵應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。接觸網(wǎng)具有工作環(huán)境惡劣、無備用的特點(diǎn),開展在線監(jiān)測(cè)對(duì)于保證高鐵安全運(yùn)行意義重大。

分析高鐵接觸網(wǎng)在不同工況下的參數(shù)值,根據(jù)接觸網(wǎng)的工作狀態(tài)得到接觸網(wǎng)安全運(yùn)行的參數(shù)、臨界安全運(yùn)行的參數(shù)以及危險(xiǎn)狀態(tài)。

本設(shè)計(jì)通過研究接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征及運(yùn)行狀態(tài),研究接觸網(wǎng)建模方法,應(yīng)用ANASYS等建模并驗(yàn)證其可行性,通過仿真對(duì)接觸網(wǎng)發(fā)生典型運(yùn)行工況時(shí)如引起斷線的棘輪位置、墜跎高度等相關(guān)量的變化進(jìn)行分析,研究以上運(yùn)行參數(shù)及相互關(guān)系、影響安全狀態(tài)參數(shù)的演化規(guī)律,提出評(píng)價(jià)的理論判據(jù)。

二、了解畢設(shè)需用到的軟件Ansys

ANSYS是一個(gè)融結(jié)構(gòu)、流體、電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)和耦合場(chǎng)于一體的大型通用有限元分析軟件,廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。它具有強(qiáng)大的前后處理功能,能夠取得很好的計(jì)算效果。

利用的Ansys的過程:①建立實(shí)體模型;②施加載荷計(jì)算;③確定分析選項(xiàng)并求解;④后處理。

網(wǎng)格劃分:網(wǎng)格劃分的好壞直接影響著計(jì)算、分析的速度。自由網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分拖拉、掃略網(wǎng)格劃分混合網(wǎng)格劃分

利用自由度耦合和約束方程利用子區(qū)模型等其它手段三、接觸線的分析

接觸線分析:接觸線的材質(zhì)類型主要有純銅接觸線、銅銀合金接觸線、銅鎂合金接觸線等,其兩端的補(bǔ)償張力約為10~25kN。在張力的作用下接觸線便有可能被拉斷而造成事故。接觸網(wǎng)是一個(gè)三維架空的機(jī)械系統(tǒng),當(dāng)接觸線受到抬升力作用時(shí),會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的抬升量。接觸網(wǎng)是沿線路布置的架空的懸索結(jié)構(gòu),隨著跨距的變化,其彈性亦會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,這與接觸網(wǎng)的參數(shù)設(shè)置以及吊弦的布置情況都有密切關(guān)系。對(duì)于不同的跨距和接觸網(wǎng)線材參數(shù),應(yīng)建立相應(yīng)的模型,才能精確地計(jì)算出該情況下的接觸網(wǎng)彈性變化情況

接觸線建模:通過查閱文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)目前基于Ansys對(duì)輸電塔進(jìn)行建模及分析的實(shí)例很多,接觸網(wǎng)與輸電塔具有很多相似處,所以在建模時(shí)可參考輸電塔的建模以及仿真。

由于導(dǎo)線在自重條件下呈懸鏈線形狀,其計(jì)算具有非線性,即每一次求解均依賴于上一階段導(dǎo)線的形狀,所以導(dǎo)線初始形狀非常重要。

通過查閱資料,結(jié)合輸電導(dǎo)線的特性,預(yù)計(jì)采用非線性有限元法中的斜拋物線法和三點(diǎn)法,但是具體選用哪種方法還學(xué)要通過仿真,將仿真結(jié)果與理論相對(duì)比。

接觸線有限元模型圖三、遇到的問題

遇到的問題:模型節(jié)點(diǎn)上的集中載荷或者施加于實(shí)體模型邊界上的載荷。載荷的邊界條件設(shè)置,若想得到更為符合的模型,需要接觸網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)作為參考。

3.1例如需要接觸線在斷線時(shí)的張力大小。3.2接觸線參數(shù)。

擴(kuò)展閱讀:有限元資料

高教論壇GAOJIAOLUNTAN

有限元分析法在齒輪設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要:現(xiàn)代機(jī)械零件不僅承受各種復(fù)雜機(jī)械載荷,還可能工作在熱、電、磁、流體的環(huán)境中,因此零件設(shè)計(jì)不僅要考慮機(jī)械載荷,還應(yīng)對(duì)其它因素的作用進(jìn)行計(jì)算,本文在介紹了有限元分析軟件功能,有限元分析軟件的靜力、動(dòng)力分析方法基礎(chǔ)上,介紹了如何使用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行有限元分析,完成齒輪設(shè)計(jì)的方法。

引言

有限元分析方法是隨計(jì)算機(jī)發(fā)展起來,在計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算力學(xué)和計(jì)算工程科學(xué)領(lǐng)域的先進(jìn)計(jì)算方法。其就是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)假設(shè)離散為有限數(shù)目的單元組合體,對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的物理性用離散法進(jìn)行分析得出的近似結(jié)果來代替復(fù)雜計(jì)算,解決理論分析無法解決的問題。有限元分析計(jì)算法已廣泛應(yīng)用,并開發(fā)出通用和專用軟件,如ANSYS、MSC/NASTRAN等。有限元軟件的前處理器,使用計(jì)算機(jī)視窗、圖形技術(shù)和交互式操作方式等,建模效率高,特別是非線性問題的求解能力強(qiáng)。有限元軟件的后處理器,用戶容易獲得和處理數(shù)值計(jì)算結(jié)果,并可利用圖形功能進(jìn)行深層次再加工。一般有限元分析軟件支持工業(yè)數(shù)據(jù)/幾何模型交換標(biāo)準(zhǔn),與CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)或CAD/CAE/CAM互留單向或雙向接口。有限元軟件有多種操作系統(tǒng)版本,例如Unix、Windows/NT操作

系統(tǒng)等,同時(shí)支持多種硬件平臺(tái)。其中ANSYS功能強(qiáng)、操作方便、硬件適應(yīng)性較好,與常用的CAD軟件具有良好接口等優(yōu)點(diǎn)。

1.ANSYS有限元分析軟件1.1ANSYS功能介紹

ANSYS的功能包括:結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、熱分析、電場(chǎng)分析、壓電分析、電磁場(chǎng)分析、耦合場(chǎng)分析、流體流動(dòng)分析、ANSYS的材料與單元庫等。ANSYS有限元分析軟件將有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相結(jié)合,能夠同時(shí)分析高階多物理場(chǎng)耦合量及各獨(dú)立物理場(chǎng)量,包括各種結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力線性或非線性分;溫度場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)分析以及相變;計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析;聲學(xué)分析和電磁分析。此外還提供目標(biāo)設(shè)計(jì)優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、概率有限元設(shè)計(jì)、二次開發(fā)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。功能覆蓋了幾乎所有的工程問題,ANSYS程序有限元分析工作分三個(gè)階段:

GAOJIAOLUNTAN高教論壇(1)前處理階段:ANSYS有較強(qiáng)的前處理功能,能建立機(jī)體這類復(fù)雜模型,利用Smartsize功能,自動(dòng)處理不規(guī)則形狀,其材料、單元庫豐富,能定義各種材料(各向同性材料、各向異性材料、超彈性材料等)的參數(shù)。

(2)求解階段:定義分析類型及選項(xiàng)、加載和求解。求解用波前法求解器,能求解各種工程問題。波前法的消元次序是按單元編號(hào)進(jìn)行的,組集和求解時(shí)消元交替進(jìn)行。調(diào)入內(nèi)存的單元所保留的波前節(jié)點(diǎn),所消去節(jié)點(diǎn)的方程已經(jīng)組集完全。

(3)后置處理階段:通過圖形顯示和列表輸出評(píng)價(jià)分析結(jié)果。ANSYS有兩個(gè)后處理器,通用后處理器POST1來檢查整個(gè)模型在待定載荷步和子載荷步的結(jié)果;時(shí)間~歷程后處理器POST26用于檢查模型中任一指定點(diǎn)的特定結(jié)果項(xiàng)隨時(shí)間、頻率或其它結(jié)果項(xiàng)目的變化規(guī)律。

1.2結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力分析

靜力分析計(jì)算固定不變載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng),計(jì)算不包括慣性和阻尼效應(yīng)的載荷作用于結(jié)構(gòu)或部件上引起的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。也可以近似地為等價(jià)靜力隨時(shí)間變化載荷的作用進(jìn)行計(jì)算,固定不變的載荷和響應(yīng)是假定,即假定載荷和結(jié)構(gòu)響應(yīng)隨時(shí)間的變化非常緩慢。ANSYS程序中的靜力分析除了線性的分析外,還包含非線性的分析,如塑性、蠕變、膨脹、大變形、

大應(yīng)變及接觸面。非線性靜力分析通過逐步加載荷來完成。結(jié)構(gòu)屈曲分析分為線性屈曲和非線性屈曲,ANSYS對(duì)動(dòng)力分析主要從幾個(gè)方面考慮:模態(tài)、瞬態(tài)動(dòng)力、諧波響應(yīng)、響應(yīng)譜及隨機(jī)振動(dòng)。

(1)模態(tài)分析:用于抽取結(jié)構(gòu)的自然頻率和模態(tài)形狀。分析的結(jié)果確定瞬態(tài)動(dòng)力分析的模態(tài)數(shù)和積分時(shí)間步長(zhǎng),瞬態(tài)求解過程需要模態(tài)分析的結(jié)果。ANSYS程序還允許作預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析及在大變形分析后作模態(tài)分析。

(2)瞬態(tài)動(dòng)力分析:分為全瞬態(tài)動(dòng)力方法、凝聚法和模態(tài)疊加法三種方法。皆用于基于動(dòng)力分析的通用運(yùn)動(dòng)方程。

(3)諧波響應(yīng)分析:用于求解線性結(jié)構(gòu)承受正弦變化載荷的響應(yīng)。

(4)響應(yīng)譜分析:用于求解沖擊載荷條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng),該分析類型使用模態(tài)分析的結(jié)果連同已知譜,計(jì)算每個(gè)固有頻率點(diǎn)在結(jié)構(gòu)中發(fā)生的真實(shí)位移和應(yīng)力。

(5)隨機(jī)振動(dòng)分析:是一種譜分析,用于研究結(jié)構(gòu)對(duì)隨機(jī)激勵(lì)的響應(yīng)。

2、齒輪模態(tài)的有限元分析隨機(jī)械結(jié)構(gòu)向重載、高速輕質(zhì)的方向發(fā)展,對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的要求越來越迫切,而結(jié)構(gòu)模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的核心。在機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,研究結(jié)構(gòu)振動(dòng)最重要的就是避免共振,任何機(jī)械結(jié)構(gòu)都可以看

高教論壇GAOJIAOLUNTAN成多自由度的振動(dòng)系統(tǒng),具有多個(gè)頻率,這種在自由振動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)所具有的基本振動(dòng)特性稱為結(jié)構(gòu)的模態(tài)。結(jié)構(gòu)模態(tài)是由結(jié)構(gòu)本身的特性與材料特性所決定的,與外載荷無關(guān),當(dāng)多個(gè)自由度系統(tǒng)振動(dòng)時(shí),同時(shí)有多階模態(tài)存在,每階振動(dòng)模態(tài)可用一組模態(tài)參數(shù)來確定,通常模態(tài)參數(shù)包括固有頻率、固有振型、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度和模態(tài)阻尼比等,其中最重要的是頻率、振型和阻尼比。

2.1齒輪模態(tài)分析的有限單元法

進(jìn)行齒輪的模態(tài)分析時(shí),首先應(yīng)建立齒輪的有限元模型。模態(tài)分析的有限元模型是建立在靜態(tài)有限元模型基礎(chǔ)上的。在對(duì)齒輪進(jìn)行模態(tài)分析時(shí),由于求解的是齒輪的固有的振型和頻率,所以不考慮外載荷作用。

2.1.1固有頻率和固有振型在進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化以后,在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中各節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力平衡方程如下:

設(shè)結(jié)構(gòu)做下述簡(jiǎn)諧振動(dòng):(3)

將(3)式代入(2)式:

=

cost

K(4-1)

2=2M=0

KM(4-2)

在自由振動(dòng)時(shí),結(jié)構(gòu)的各節(jié)點(diǎn)的振幅不全為零,所以式(4-2)中大括號(hào)內(nèi)的值必須等于零,由此得到結(jié)構(gòu)自振頻率方程,即

K2M=0(5)

由于結(jié)構(gòu)離散后有n個(gè)自由度,則K和M都是n階方程,求解就可以得到n階固有頻率1、2、

…、且有12…n。3、n,

求出i后就可以由式(4-2)確定對(duì)應(yīng)于i的一組特征向量,即固有頻率iM+C+K=Pt2.1.2質(zhì)量矩陣結(jié)構(gòu)離散化后,常采用兩種質(zhì)量(1)

矩陣,即集中質(zhì)量矩陣和協(xié)調(diào)質(zhì)量矩

在實(shí)際工程中,結(jié)構(gòu)的固有頻率

陣。在單元數(shù)目相同的條件下,兩種

和固有振型與所受外力Pt無關(guān),

矩陣得出的計(jì)算精度相差不大。集中

而小阻尼對(duì)固有頻率和固有振型影

質(zhì)量矩陣計(jì)算的振動(dòng)頻率稍低于用

響不大。因此常用無阻尼自由度振動(dòng)

協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣計(jì)算的頻率。

方程求解結(jié)構(gòu)的固有頻率和固有振

(1)集中質(zhì)量矩陣

型,因此由式(1)簡(jiǎn)化為下式:

M+K=0單元的集中質(zhì)量矩陣為

TdVm(2)

GAOJIAOLUNTAN高教論壇(6)

式中為函數(shù)i的矩陣,i在分配給節(jié)點(diǎn)i的區(qū)域內(nèi)取1,在區(qū)域外取0。由于分配給各個(gè)節(jié)點(diǎn)的區(qū)域不能交錯(cuò),所以由上式計(jì)算得質(zhì)量矩陣是對(duì)角線的。

(2)協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣單元的集中質(zhì)量矩陣為

mNNdV(7)

N為單元的形函數(shù)矩陣,為單元的密度。計(jì)算出來的單元質(zhì)量矩陣,單元的動(dòng)能和勢(shì)能組成協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣。

應(yīng)用集中質(zhì)量矩陣計(jì)算,它是對(duì)角線矩陣,使動(dòng)力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)化很多,應(yīng)用協(xié)調(diào)質(zhì)量矩陣時(shí),在結(jié)構(gòu)離散化后,保持了單元之間連續(xù)性的情況下,可以適用于更多類型的單元,尤其是計(jì)算精度較高、邊界適應(yīng)性更強(qiáng)的高次單元。

2.2齒輪有限元計(jì)算結(jié)果及分析在有限元分析中,求解固有頻率是解特征值問題,在求解過程中不出現(xiàn)病態(tài)矩陣,就可以解出在分析頻段內(nèi)的全部主要模態(tài),當(dāng)具有n個(gè)自由度的結(jié)構(gòu)必然有n個(gè)特征值,和n個(gè)特征向量與之相對(duì)應(yīng),因此用有限元方法計(jì)算出的結(jié)構(gòu)的模態(tài)數(shù)是全面的。

通常選取0~99999Hz作為計(jì)算頻段,在這一頻段中,包含5階彈性模態(tài)。各階固有頻率見表1,得出其

T固有振型圖,圖1至圖10。

模態(tài)分析的方法可以發(fā)現(xiàn)齒輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性存在的缺陷,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),讓電機(jī)在最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),其齒輪的振動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第一階段固有頻率。因此齒輪能夠滿足要求。表1齒輪的各階固有頻率和振型特

Table1GearVariousstepsnaturalfrequencyandInspire

characteristicofgear模態(tài)階固有頻率(Hz振型特?cái)?shù))征114429軸向扭轉(zhuǎn)214843彎曲348055彎曲463793彎曲586180扭轉(zhuǎn)

圖1一階固有頻率振型圖Fig.11-ordernaturalfrequency

inspirechart

高教論壇GAOJIAOLUNTANchart

圖2一階等效應(yīng)力圖

Fig.21-orderequivalentstress

chart

圖5三階固有頻率振型圖Fig.53-ordernaturalfrequency

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圖3二階固有頻率振型圖Fig.32-ordernaturalfrequency

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圖6三階等效應(yīng)力圖

Fig.63-orderequivalentstress

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圖4二階等效應(yīng)力圖

Fig.42-orderequivalentstress

GAOJIAOLUNTAN高教論壇Fig.95-ordernaturalfrequency

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圖7四階固有頻率振型圖Fig.74-ordernaturalfrequency

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圖8四階等效應(yīng)力圖

Fig.84-orderequivalentstress

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圖10五階等效應(yīng)力圖Fig.105-orderequivalentstress

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圖9五階固有頻率振型圖

高教論壇GAOJIAOLUNTAN用有限元法分析IPS-Empress熱壓增強(qiáng)型鑄瓷貼面的應(yīng)力分布

目的:對(duì)可能影響牙--Impress瓷貼面應(yīng)力分布的諸多因素進(jìn)行分析,為臨床應(yīng)用提供理論參考。方法:用二維有限元應(yīng)力分析法分析6種瓷貼面修復(fù)模型在不同功能負(fù)荷條件下的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果:瓷貼面應(yīng)力主要集中于牙齒受力點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)部位、受力點(diǎn)及頸部邊緣。當(dāng)加載位于修復(fù)體邊緣時(shí)瓷貼面拉應(yīng)力值明顯升高,并隨加載條件變化有不同程度波動(dòng)。牙體切端完整時(shí),瓷貼面上承受的應(yīng)力最小。其它切端減少設(shè)計(jì)在承受直接載荷時(shí),VonMisses應(yīng)力值有明顯升高,但差距不大。結(jié)論:瓷貼面修復(fù)時(shí)應(yīng)避免將修復(fù)邊緣設(shè)計(jì)于咬合部位,減少功能活動(dòng)時(shí)牙齒與貼面邊緣的接觸,并引導(dǎo)患牙沿牙長(zhǎng)軸方向受力,同時(shí)還應(yīng)盡量保存牙體組織。

瓷貼面修復(fù)近年已成為治療變色牙,畸形牙,輕度錯(cuò)位牙,前牙小間隙等的首選保守療法[1]。粘接,修復(fù)材料不斷更新完善,尤其Empress熱壓增強(qiáng)型鑄瓷貼面具有較高的抗表面破裂損傷能力,瓷層偏厚時(shí)也不易折斷[2][3],使貼面適應(yīng)癥有所擴(kuò)大,甚至還能修復(fù)中度以上牙體缺損,如重度磨耗乃至冠折達(dá)4mm的牙體缺損[4]。但對(duì)如何更合理地應(yīng)用IPS-Empress熱壓增強(qiáng)型鑄瓷貼面法修復(fù)牙齒,如:在瓷貼面修復(fù)設(shè)計(jì)中,修復(fù)體、粘接層及牙這一復(fù)合整體在承受功能負(fù)荷時(shí),各部位的應(yīng)力分布是否合理,尚缺乏深入細(xì)微的理論研究。2、材料和方法

模型一.開窗型:于唇面行0.6mm牙體預(yù)備直至切嵴及釉牙本質(zhì)界上端

1.0mm處,作淺凹邊緣預(yù)備,不完全破壞切嵴,邊緣終止于切嵴唇側(cè),粘接厚度25um[8]。

模型二.包繞型:1.0mm切端減少,1.0mm腭側(cè)淺凹邊緣,余同模型一。模型三.對(duì)接型:2.0mm切端減少,對(duì)接邊緣設(shè)計(jì),余同模型一。

模型四.對(duì)接型:4.0mm切端減少,對(duì)接邊緣設(shè)計(jì),余同模型一。

GAOJIAOLUNTAN高教論壇模型五.包繞型:4.0mm切端減少,0.5mm腭側(cè)淺凹邊緣,余同模型一。模型六.對(duì)接型:5.0mm切端減少,對(duì)接邊緣設(shè)計(jì),余同模型一。模型一至三為臨床常規(guī)應(yīng)用的切端修復(fù)預(yù)備,主要針對(duì)牙冠完整或切端重建小于2mm者。模型四至六為假定切端中度以上缺損修復(fù)預(yù)備,其中模型四為對(duì)接邊緣位于切1/3與中1/3交界加載處;模型五為包繞邊緣位于加載處;模型六為對(duì)接邊緣修復(fù)大于4mm牙體缺損。材料力學(xué)參數(shù)見表1

材料彈性模量Gpa泊松比Empress瓷700.25*復(fù)合樹脂200.24釉質(zhì)500.30牙本質(zhì)120.23*引自廠家提供數(shù)據(jù)4、結(jié)果

從表2至4可見瓷貼面受間接載荷作用時(shí),無論其它條件如何,各應(yīng)力值都較直接承受載荷時(shí)明顯降低。

表5模型一至六應(yīng)力分布情況。從表5可見瓷貼面應(yīng)力區(qū)主要集中于牙齒受力點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)部位、受力點(diǎn)及頸部邊緣。

牙瓷復(fù)合體邊緣位于加載區(qū)域時(shí)模型四、五、六瓷貼面拉應(yīng)力與壓應(yīng)力值及應(yīng)力分布見圖7。

從圖7可見當(dāng)IM-0加載時(shí),模型四、五瓷貼面拉應(yīng)力值最高者已接近壓應(yīng)力水平。

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GAOJIAOLUNTAN不同加載角度瓷貼面拉應(yīng)力值變化見圖8

從圖8可見模型四,五、六瓷貼面在切端加載時(shí)拉應(yīng)力隨水平加載角度增加而上升,在切1/3和中1/3交界處加載時(shí),拉應(yīng)力隨水平加載角度增加而減少。此部位模型四最大拉應(yīng)力為切端加載最大值的182%。

不同形態(tài)的切端邊緣設(shè)計(jì)與不同程度牙體缺損瓷貼面應(yīng)力值見圖9從圖9可見開窗型牙體預(yù)備,瓷貼面上承受的應(yīng)力最小。其它切端減少設(shè)計(jì)在承受直接載荷時(shí),VonMisses應(yīng)力值有明顯升高,但變化幅度不大。5、討論

不同加載部位對(duì)瓷貼面應(yīng)力分布的影響:

牙齒在行使功能時(shí),瓷貼面應(yīng)力分布因加載部位不同會(huì)不斷變化。當(dāng)瓷貼面受間接載荷作用時(shí),無論其它條件如何,各應(yīng)力值都較直接承受載荷時(shí)明顯降低。在承受直接載荷時(shí),各試驗(yàn)?zāi)P蛻?yīng)力值較間接承受載荷時(shí)明顯升高。兩者相差懸殊。

在間接載荷時(shí),瓷貼面應(yīng)力區(qū)主要集中于牙齒受力點(diǎn)水平對(duì)應(yīng)部位及頸部邊緣。在直接載荷時(shí),應(yīng)力主要集中于受力點(diǎn)。并且隨不同加載部位發(fā)生相應(yīng)位移,從切端加載時(shí)的加載處應(yīng)力集中,到中1/3與頸1/3交界加載時(shí)瓷貼面頸端應(yīng)力集中。提示為減少貼面修復(fù)失敗,應(yīng)重點(diǎn)注意瓷貼面受力點(diǎn)周圍、受力水平對(duì)應(yīng)部位和頸部邊緣的處置。

當(dāng)牙--瓷復(fù)合體邊緣位于加載區(qū)域時(shí),瓷貼面應(yīng)力值變化明顯。以拉應(yīng)力變動(dòng)最大,模型四,五、六拉應(yīng)力值明顯升高,最高者已接近壓應(yīng)力水平。而

GAOJIAOLUNTAN高教論壇瓷為易碎材料,其對(duì)抗拉應(yīng)力的耐受能力較壓應(yīng)力低,當(dāng)壓應(yīng)力和拉應(yīng)力比發(fā)生變化時(shí)容易碎裂[11]。由于應(yīng)力集中區(qū)主要位于受力點(diǎn)周圍,即瓷貼面腭側(cè)邊緣,此處瓷貼面薄銳邊緣極易受損。因此,臨床在設(shè)計(jì)瓷貼面邊緣時(shí),一定要盡量避開咬合接觸區(qū)。另外,瓷貼面邊緣要適當(dāng)加厚。

不同加載角度對(duì)瓷貼面修復(fù)體應(yīng)力分布的影響:

載荷部位相同時(shí),隨著加載角度改變,瓷貼面拉應(yīng)力值變化明顯。模型四、五、六在切端加載時(shí),拉應(yīng)力隨水平加載角度增加而上升,但60o角加載時(shí)最大拉應(yīng)力僅為71.15Mpa。在切1/3和中1/3交界處加載時(shí),則所得拉應(yīng)力數(shù)據(jù)與切端加載變化相反,隨水平加載角度增加而減少。此部位模型四0o角加載時(shí)拉應(yīng)力最大,達(dá)129.73Mpa,為切端加載最大值的182%,并已接近其壓應(yīng)力151.16Mpa?赡苁切迯(fù)體邊緣位于加載區(qū)的原故。瓷貼面應(yīng)力集中區(qū)受加載角度影響變化不大,多位于加載處及頸區(qū)?梢,瓷貼面各項(xiàng)應(yīng)力值隨加載角度改變有不同程度波動(dòng),應(yīng)予高度重視。由于瓷貼面應(yīng)力集中區(qū)常位于加載處及頸端,因此在臨床應(yīng)重點(diǎn)注意修復(fù)體邊緣部位的處理,尤其當(dāng)修復(fù)體邊緣位于加載部位時(shí),更應(yīng)在貼面設(shè)計(jì)、制作及粘接完成后注意咬合調(diào)整,盡量使牙齒在功能活動(dòng)時(shí)與瓷貼面邊緣部分少有接觸,特別應(yīng)避免切端對(duì)刃接觸,以防瓷貼面破壞、脫落。

不同形態(tài)的切端邊緣設(shè)計(jì)對(duì)瓷貼面修復(fù)體應(yīng)力分布的影響:

切端邊緣設(shè)計(jì)在臨床應(yīng)用中形態(tài)變化較多,其不同設(shè)計(jì)也是學(xué)者們爭(zhēng)論的問題。最常見的有切端開窗型、切端對(duì)接型和切端包繞型[1]。切端開窗型瓷貼面由于間接受力,應(yīng)力值較低。而其它不同形態(tài)的切端邊緣設(shè)計(jì)顯示在加載條件相同時(shí),瓷貼面VonMisses應(yīng)力值較開窗型設(shè)計(jì)有明顯升高,但各模型

高教論壇GAOJIAOLUNTAN間比較并無顯著差異。相對(duì)而言,同等切端減少時(shí),包繞型較對(duì)接型VonMisses應(yīng)力值稍低。這是由于切緣的預(yù)備增加了抵抗應(yīng)力的面積,減輕了應(yīng)力集中。基于以上結(jié)果,說明開窗型設(shè)計(jì)最有利于瓷貼面長(zhǎng)期保持,在需切端重建的瓷貼面修復(fù)設(shè)計(jì)中,以包繞型設(shè)計(jì)更佳。但是當(dāng)瓷貼面邊緣位于載荷部位時(shí),由于應(yīng)力也常集中于此區(qū)域,包繞邊緣應(yīng)適當(dāng)減短或加厚,也可采用對(duì)接邊緣設(shè)計(jì),以避免瓷邊緣受損。

不同程度牙體缺損對(duì)瓷貼面修復(fù)體應(yīng)力分布的影響:

當(dāng)牙體結(jié)構(gòu)完整,即開窗型牙體預(yù)備時(shí),瓷貼面修復(fù)體上承受的應(yīng)力最小。而其它不同牙體切端減少設(shè)計(jì)在承受直接載荷時(shí),VonMisses應(yīng)力值有明顯升高。此時(shí)各組間在加載條件近似時(shí),應(yīng)力值變化幅度不大,說明在同等功能負(fù)荷時(shí),牙體缺損程度對(duì)瓷貼面修復(fù)體上的應(yīng)力分布影響不大。故可以建議臨床選用瓷貼面對(duì)4mm切端牙體缺損進(jìn)行修復(fù)。參考文獻(xiàn):

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