3.1.3 在全牙列加载条件下,牙尖斜度为0°情况下的应力为什么大于牙尖斜度为10°和20°情况下的应力。对于这一问题,我们给出了全牙列加载条件下,不同牙尖斜度的位移图、拉应力图和综合应力图来进行分析。 从位移图中可以看到在牙尖斜度为0°的情况下,由于后牙加载的牙 合力,没有水平分力,而前牙加载的牙 合力有向前、向外的水平分力。所以基托的前牙腭侧部位有明显向前的位移,而基托的中后部则保持较小的位移,因此造成了基托前部产生了较大的变形和扭曲,从而在这个部位产生了明显的应力集中状态。参见图5。
表2 冯.米赛斯应力(综合应力) (单位:N/mm2) |
牙尖 斜度 |
全牙列 加载 |
前牙 加载 |
双侧后 牙加载 |
左侧后 牙加载 |
右侧后 牙加载 |
| 0° |
17.153 |
15.437 |
10.540 |
11.867 |
11.640 |
| 10° |
14.064 |
15.485 |
11.528 |
13.425 |
12.831 |
| 20° |
13.916 |
15.544 |
15.698 |
19.920 |
18.780 |
| 30° |
19.219 |
15.624 |
21.127 |
27.649 |
25.988 |
| 40° |
25.107 |
15.744 |
27.207 |
36.532 |
34.347 |
当牙尖斜度增长时,由于后牙上加载的水平分力有向内、向后的趋势,且随牙尖斜度的增加而增大。正是水平分力的这个趋势,减小了基托向前的位移,从而减小了基托前部的变形与扭曲,改善了该部位的应力集中状况。参见图6。 从拉应力图中可以看到,在牙尖斜度为0°的情况下,应力主要集中在基托前腭部,随着牙尖斜度的增加,唇系带切迹部位逐渐成为新的拉应力集中区域。在应力集中区域的转变过程中,基托前腭部的应力集中状况得到缓释,而唇系带切迹部位的应力集中状况则不断加剧。参见图1、2。 从综合应力图中可以看到,在牙尖斜度为0°的情况下,应力主要集中在基托的前部。随着牙尖斜度的增加,应力集中部位渐渐向后移动,而基托前部的应力集中状况得到缓释。主要的应力集中部位移动到了后牙牙列的部位,即后牙的牙 合力作用部位,并且随着牙尖斜度的增加,这个部位的应力集中状况不断的加剧,在牙尖斜度增至30°和40°时,基托综合应力的峰值已经超过了牙尖斜度为0°时的情况。参见图3、图4 总而言之,牙尖斜度由0°至40°的不断增大过程,是主要应力集中区域由基托的前腭部转移至唇系带切迹部位或者后牙牙列部位的过程,而在牙尖斜度为10°或20°附近时是一个过渡过程,表现为主要应力集中区域扩散和应力的峰值降低。 3.2 拉应力的分布 从应力分布图(图1、2)上看,全牙列加载条件下,拉应力主要集中在基托前腭部、前牙腭侧和唇系带切迹区,并且集中区域随着牙尖斜度的增加而扩散。唇系带切迹区的应力集中强度随牙尖斜度的增加而加剧。当牙尖斜度小于20°时,后缘区为拉应力分布区,随着牙尖斜度的增加后缘区的拉应力逐渐消失。 前牙加载条件下,拉应力主要集中在基托前腭部和前牙腭侧的部位。在前牙加载条件下牙尖斜度的变化对应力分布几乎没有影响。双侧后牙加载条件下,拉应力分布与全牙列加载条件下的情况相似。单侧后牙加载条件下,拉应力主要集中在基托颊侧翼缘区和基托后缘区。
 图5 牙尖斜度为0°、全牙列加载时的位移图

图6 牙尖斜度为30°、全牙列加载时的位移图
3.3 综合应力的分析 材料力学中第一强度理论指出:最大拉应力是导致构件折裂的根本原因。从应力分布图上看,拉应力主要集中在基托前腭部、前牙腭侧和唇系带切迹部位,而在临床应用中基托也往往在此部位发生折裂。由此可推论基托前腭部、前牙腭侧和唇系带切迹部位拉应力的集中是导致上颌全口义齿基托折裂的主要原因,同时也证明了本研究的计算结果符合临床实际情况。这一结果与以往的研究〔5,6〕 是一致的。 目前对基托折裂问题提出的解决方法仅限于如何加强基托应力集中区强度。从临床应用观察来看,钢丝、网状加强等措施只起到了延缓基托折裂的发生,不能从根本上解决问题。作者认为解决上颌全口义齿基托折裂问题应从以下两方面考虑:①在结构不变的条件下,加强基托应力集中区域的强度;②通过改变义齿的结构来改变基托应力集中的位置和应力的大小。如何使集中的应力重新分布或减缓应力的集中,应是解决基托折裂的关键性问题〔7〕。本研究结果表明牙尖斜度对上颌全口义齿基托的应力集中状况有明显的影响作用,通过改变牙尖斜度的大小可以改变基托应力集中的位置和应力大小,为进一步进行上颌全口义齿修复的优化设计打下了基础。
责任编辑:姚红祥 |