تحلیل عددی ایمپلنت های دندان پزشکی در معرض بار گذاری خستگی و حرارتی

ایمپلنت های دندانپزشکی در طی سالها مورد مطالعه قرار گرفته اند تا جایگزین دندانهای از بین رفته شوند. موفقیت ایمپلنت ها شدیداً وابسته به پایداری و مقاومت آنها تحت نیروهای وارده و کمینه بودن تنش در استخوان فک کاشت شده در آن می باشند. جهت کاهش توزیع تنش در استخوان و در اطراف ایمپلنت کاشت شده، ایمپلنت ها در اندازه ها و شکل های مختلفی ساخته می شوند. به دلیل بارهای مکانیکی مکرر وارده به ایمپلنت و قرار گرفتن در معرض تنش های مکانیکی، تحلیل خستگی مکانیکی و محاسبه ی عمر مفید آن امری ضروری است. هدف از این تحقیق تحلیل عددی و سه بعدی فک دارای ایمپلنت، تحت بار گذاری مکانیکی مکرر و حرارتی می باشد. به این منظور، استخوان فک در نرم افزار سالیدورکس مدل شده و جهت دستیابی به مدل هر چه دقیقتر، استخوان فک به صورت یک ماده ی ایزوتروپیک خطی در نظر گرفته شده است. همچنین ایمپلنت های ساده و v شکل، مدل شده و در استخوان کاشت شده اند. بارگذاری ها در دو حالت مکانیکی و حرارتی به مدل اعمال شده اند. بار مکانیکی به صورت گشتاور سفت کنندگی به اباتمنت به علاوه نیروی جویدن به سطح بالای تاج و بار حرارتی نیز به صورت شار حرارتی به کل سطح تاج دندان اعمال شده اند. نتایج بدست آمده از تحلیل مکانیکی، گویای این مطلب می باشند که در مجموعه ایمپلنت، قطعه بحرانی از منظر شکست خستگی اباتمنت می باشد. دلیل آن این است که در اثر گشتاور سفت کنندگی، در اباتمنت پیش بار کششی مکانیکی بوجود می آید . تنش های ایجاد شده در ایمپلنت، عموماً فشاری هستند. در نتیجه احتمال بروز شکست خستگی کم است و بیشتر احتمال کند گی در بعضی قسمتهای آن پیش بینی می شود. در حالت اسئوانتگریشن کامل (استخوان سازی کامل) شکل ایمپلنت تاثیری در توزیع تنش ندارد. نتایج تحلیل حرارتی ، تغییرات دمایی در استخوان فک را حدوداً 5 درجه سانتیگراد در دو حالت نوشیدن مایعات سرد یا گرم نشان می دهد. تغییرات دمایی در کل مجموعه فک و استخوان در این دو حالت، تا حدود 15 درجه پیش بینی می شود. عموماً مقادیر تنش های حرارتی در برابر مقادیر تنش مکانیکی بسیار ناچیز می باشند و در نتیجه در تحلیل تنش، از اثرات تنش های حرارتی صرف نظر شده است.