本文關鍵詞：基于有限元和水平集法的牙釉質多級微結構自動建模和有效模量預測方法

  更多相關文章： 牙釉質 自動建模 有限元 有效模量

【摘要】：牙齒是口腔的重要組成部分,在人體消化系統(tǒng)中起重要的作用,能夠在復雜的口腔環(huán)境中服役數(shù)十年,并周而復始的進行著咀嚼、吞咽及各種表情等功能,離不開其最外層牙釉質優(yōu)異的力學性能。天然牙釉質具有復雜的多級微結構,為了彌補實驗研究和理論研究的不足,同時深入討論牙釉質復雜的微結構和化學組成對其力學性能的影響,我們有必要建立針對牙釉質多級微結構的自動建模方法,以快速精確的建立牙釉質有限元模型,避免重復建模和節(jié)省建模時間。對深化牙釉質的科學認識、豐富仿生學及牙科修復材料的設計具有重大的指導意義。本論文完成的主要工作如下：第1章,簡述了人類牙的功能與結構,分析了牙齒力學性能的研究現(xiàn)狀和存在的問題。在此基礎上,提出了本論文的研究內(nèi)容和研究意義。第2章,基于水平集法,建立了牙釉質多級微結構自動建模方法,可實現(xiàn)復雜形狀增強相的準確建模；為了快速施加周期邊界條件,基于向量法開發(fā)了模型對稱節(jié)點產(chǎn)生策略。第3章,設計了牙釉質納米結構的簡化模型,并通過理論推導獲得了其解析解；通過解析解和數(shù)值結果對比分析,驗證了自動建模方法的正確性和準確性,進而討論了牙釉質微結構和化學組成對其力學性能的影響。第4章,建立了牙釉質超微結構有效模量的預測方法,并采用已有文獻的解析解驗證了提出方法的有效性。最后,討論了牙釉質微結構、組成材料和體積分數(shù)對其有效模量的影響。本文的主要結論如下：(1)牙釉質納米尺度和微米尺度結構的有機相比相應增強相軟,在應力傳遞中可吸收更多的應變能,二者均勻分布時,牙釉質內(nèi)部應力集中更少；HAP晶體直接相連時,晶體間應力的傳遞渠道遭到破壞,導致局部出現(xiàn)應力集中；(2)HAP晶體的形狀和分布及晶體間有機相的分布直接影響牙釉質納米結構的位移、應力等物理場,進而改變牙釉質微結構的材料特性；(3)隨HAP晶體彈性模量的增大,超微結構軸向的材料參數(shù)G*和E3*逐漸增大,但對橫向的材料參數(shù)μ12*和k12*影響較小；隨有機相彈性模量的增大,相應橫向的材料參數(shù)μ12*和k12*均逐漸增大,但對軸向的材料參數(shù)G*和E3*影響很�。�(4)隨HAP晶體體積分數(shù)的增大,超微結構材料參數(shù)μ12*、k12*、G*、E3*均逐漸增大,其中橫向的材料參數(shù)μ12*和k12*增大速度逐漸變快,軸向的材料參數(shù)G*和E3*增大速度逐漸減慢。
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R783.1

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王廣軍;楊小鴻;韓筱玉;;進行性肌營養(yǎng)不良12例亞微結構改變[J];電子顯微學報;1986年03期

2 毛棣華;張佩瑜;周旭輝;汪源長;張銳敏;;急性胰腺炎病理模型的復制及其亞微結構觀察[J];電子顯微學報;1988年03期

3 包崇云;王買全;R. Trukenmuller;張強;歐國敏;宮蘋;C.A. van Blitterswijk;;微結構芯片優(yōu)化牙種植體穿齦部位形貌特征[J];中國口腔種植學雜志;2009年02期

4 陳意生;李元平;于冬梅;許平慶;張桂香;朱思和;;重度呼吸道蒸汽燒傷狗的肝臟病理組織學鹼性磷酸酶組化和亞微結構變化[J];中華整形燒傷外科雜志;1985年03期

5 郭志坤;孔祥云;凌鳳東;;兔心竇房結的亞微結構觀察[J];解剖學雜志;1992年01期

6 毛棣華;周旭輝;汪源長;李蘇安;王響英;吳浩榮;;實驗性胰腺炎導致多器官損害的亞微結構觀察[J];電子顯微學報;1990年03期

7 張鴻飛;李長江;劉愛武;韓丹;錢偉;陳道中;;犬主動脈縮窄術后心肌亞微結構的觀察[J];電子顯微學報;1984年03期

8 陳金典,楊少毅,陳恒復,樊小軍,劉衍晟,王鵬,何天德;實驗性缺血性心肌損傷的亞微結構觀察[J];陜西醫(yī)學雜志;1990年01期

9 邊綸;韓斌;張焱;黃輝釗;武菲菲;;慢性活動性乙型肝炎的亞微結構病理觀察[J];臨床肝膽病雜志;1988年02期

10 楊書善;楊文亮;文小軍;張紅旗;郭志坤;于連發(fā);馬會強;馮廣友;;阻斷心淋巴干后心肌亞微結構變化的研究[J];新鄉(xiāng)醫(yī)學院學報;1992年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃銀;陳航;馮雪;;基于微結構調控的可拉伸波狀硅[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 王廣軍;楊小鴻;韓筱玉;;進行性肌營養(yǎng)不良12例亞微結構改變[A];第四次全國電子顯微學會議論文摘要集[C];1986年

3 包崇云;王買全;R. Trukenmuller;張強;歐國敏;宮蘋;C.A. van Blitterswijk;;微結構芯片優(yōu)化牙種植體穿齦部位形貌特征[A];第六屆全國口腔種植學術會議論文匯編[C];2009年

4 胡瑞林;李向全;官國琳;葉浩;;粘性土微結構的定量化研究進展[A];第五屆全國工程地質大會文集[C];1996年

5 陳斌;尹大剛;袁權;;脛骨螺旋繞孔微結構[A];第十七屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2012年

6 鄧星輝;趙佳彬;于洋;;具有大面積分數(shù)的微結構表面靜態(tài)潤濕性質研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

7 劉輝;李平;魏雨;;Ferrihydrite的微結構對其催化相轉化過程的影響[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

8 李易;肖鵬;申峰;劉趙淼;;微結構流動潤滑中對阻力影響因素的研究[A];北京力學會第20屆學術年會論文集[C];2014年

9 韓巧鳳;王美娟;汪信;;用單原料前驅體合成不同微結構的硫化鉛納米晶[A];中國化學會第27屆學術年會第05分會場摘要集[C];2010年

10 陳嘉鷗;盧承祖;郭素杰;葉斌;;軟土微結構SEM樣品的制備技術[A];新世紀巖石力學與工程的開拓和發(fā)展——中國巖石力學與工程學會第六次學術大會論文集[C];2000年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 宋瑩　姚大捚　陳曉春;南京微結構國家實驗室建設正式啟動[N];新華日報;2005年

2 張曄;“微”結構中的大文章[N];科技日報;2005年

3 內(nèi)蒙古金三角光纖科技有限公司 王學忠;微結構布拉格光纖邁進產(chǎn)業(yè)化[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃金國;微結構表面紅外熱輻射特性調控方法研究[D];南京理工大學;2015年

2 劉高陽;水電解電催化材料合成、微結構調控及性能研究[D];北京科技大學;2016年

3 楊煥;激光制作綠色能源電池微結構部件技術的研究[D];華中科技大學;2015年

4 畢宴鋼;有機電致發(fā)光器件的微結構電極研究[D];吉林大學;2016年

5 方俊飛;微結構表面功能材料的制備及其熱輻射光譜特性研究[D];南京理工大學;2014年

6 王濤;高g值環(huán)境典型微結構動態(tài)特性及其測試技術研究[D];大連理工大學;2008年

7 吳勃;金屬仿生功能微結構的激光制備與研究[D];江蘇大學;2011年

8 陳遠流;面向微結構陣列的超精密切削加工與測量關鍵技術研究[D];浙江大學;2014年

9 佘東生;高、低溫環(huán)境下典型微結構動態(tài)特性及測試技術研究[D];大連理工大學;2013年

10 楊燦;注塑微結構復制性能及形態(tài)研究[D];華南理工大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡嘉玲;微結構對聲傳播特性的影響研究[D];蘇州大學;2015年

2 王會茗;輥筒模具微結構功能表面的加工實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 梁紅培;電紡技術制備微結構可控的明膠/殼聚糖/羥基磷灰石/氧化石墨烯復合纖維的研究[D];新疆師范大學;2015年

4 劉曉博;基于微結構配光材料的配光系統(tǒng)原理研究[D];北京化工大學;2015年

5 王雯;微型車刀抗磨損表面仿生微結構設計與優(yōu)化[D];長春理工大學;2015年

6 呂平;高密度封裝基板濺射薄層微結構研究[D];復旦大學;2014年

7 徐曉穎;微結構硅NH_3傳感器的制備及特性研究[D];電子科技大學;2015年

8 李釗;仿生礦化合成碳酸鈣微結構及其抑菌效應的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2013年

9 翟慶彬;基于微結構的印刷柔性壓力傳感器研究[D];北京印刷學院;2015年

10 梁燕飛;Pd摻雜花狀In_2O_3微結構的制備及其氣敏特性研究[D];太原理工大學;2016年

，

本文編號：1298361