تعيين استحكام اتصال ارتودنسي با استفاده از روش هاي تجربي و عددي

دكتري

اتصالات چسبي داراي كاربردهاي غير صنعتي پيشرفته شامل دندان پزشكي و ارتودنسي مي‌باشد. در درمان‌هاي متداول ارتودنسي براكت‌ها با استفاده از چسب‌هاي كامپوزيتي يا نانوكامپوزيتي روي سطح دندان‌ها چسبانده مي‌شود تا دندان‌ها را در موقعيت صحيح خود قرار دهند. استحكام اتصال براكت به دليل تحمل بار در طول درمان‌هاي ارتودنسي به عنوان يك پارامتر مهم در يك سيستم براكت/چسب/دندان مطرح مي‌باشد. در اين رساله، به روش‌هاي آزمايشگاهي در مقياس‌هاي نانو، ميكرو و مزو همراه با روش شبيه سازي عددي براي تعيين استحكام اتصال براكت ارتودنسي به دندان پرداخته شده است. آزمايش‌هاي نانونفوذ و سختي سنجي ميكرو روي ضعيف‌ترين بخش اتصال ارتودنسي يعني چسب نانوكامپوزيتي به منظور تعيين استحكام اتصال ارتودنسي، انجام شده است. در همين راستا، يك روش تركيبي آزمايش- شبيه سازي براي تفسير علت پراكندگي نتايج بدست آمده از آزمايش نانونفوذ روي نانوكامپوزيت كه به صورت يك ماده ناهمگن در مقياس آزمايش در نظر گرفته شده، توسعه داده شده است. بدين منظور، رفتار هايپرالاستيك پليمر تشكيل دهنده زمينه نانوكامپوزيت با استفاده از توسعه يك روش تركيبي آزمايش- شبيه سازي جديد بررسي شده است. بر اساس نتايج بدست آمده پيشنهاد مي‌شود تعداد آزمايش‌هاي نانونفوذ روي نمونه هاي ناهمگن نسبت به حالت متعارف آن (يعني 5 مرتبه بر اساس استاندار ايزو 14577) به حداقل 20 مرتبه افزايش يابد؛ همچنين از نشانگري با سطح تماس بزرگ‌تر نسبت به نشانگر بركويچ استفاده شود. در مقياس مزو براي تعيين استحكام اتصال براكت ارتودنسي چسبانده شده با استفاده از چسب نانوكامپوزيتي، آزمايش‌هاي جدايش اتصال در مود I، مود II و مودهاي تركيبي I/II و I/II/III انجام شده است. مقايسه مقادير استحكام بدست آمده براي اتصال ارتودنسي از آزمايش هاي نانونفوذ و سختي سنجي ميكرو با مقادير متناظر اندازه گيري شده از آزمايش هاي مزو اختلاف قابل ملاحظه اي را نشان مي دهد كه بيانگر اين مسئله است كه آزمايش¬هاي نانونفوذ و سختي سنجي ميكرو از دقت لازم براي تعيين استحكام اتصال ارتودنسي برخوردار نمي¬باشند. يك روش آزمايش مستقيم براي تعيين رفتار آسيب اتصال ارتودنسي در مودهاي خالص توسعه داده شده است. نتايج آزمايش‌ها براي انطباق دادن يك مدل آسيب ناحيه چسبناك و اندازه گيري پارامترهاي چسبناك براي اتصال براكت/چسب نانوكامپوزيتي/دندان بكار برده شده است. سپس، مدل آسيب ناحيه چسبناك براي شبيه سازي اجزاي محدود سه بعدي آزمايش‌هاي انجام شده در مودهاي خالص و تركيبي بارگذاري استفاده شده است. نتايج همه شبيه سازي‌هاي انجام شده با استفاده از نتايج آزمايش اعتبار سنجي و تاييد شده است كه نشان دهنده اعتبار مدل آسيب ناحيه چسبناك، پارامترهاي چسبناك و فرآيند شبيه سازي انجام شده مي‌باشد. با استفاده از نتايج بدست آمده از شبيه سازي اجزاي محدود استحكام اتصال ارتودنسي براي شرايط بارگذاري مختلف و شكل‌هاي مختلف مقطع براكت بدست آورده شده است. در نهايت، روش شبيه سازي اجزاي محدود با استفاده از مدل آسيب ناحيه چسبناك به عنوان روشي براي تعيين استحكام اتصال ارتودنسي در بارگذاري‌هاي شبه استاتيكي گوناگون و شرايط مرزي مختلف با هدف كاهش حجم آزمايش‌هاي مورد نياز، پيشنهاد شده است.

190462

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر بشري عبدالرزاق

طراحي كاربردي

دكتر مجيدرضا آيت اللهي