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目的:利用有限元法构建不同弓丝材质尺寸、不同角度形状及不同托槽间距的V形曲数字化模型,通过模拟加载计算,可以模拟V形曲的加载过程,旨在分析各模型组V形曲力学性能的变化,将研究结果应用于正畸矫治,从而使矫治过程更为合理地使用V形曲。方法:1.利用参数式CAD建模软件ProEwildfire构建V形曲实体模型,包括托槽、结扎丝,利用该参数化建模软件建立两种尺寸(0.017×0.025inch、0.019×0.025inch),不同V形曲的位置(a/L=0.5、a/L=0.33)和角度(150°、165°)以及托槽间距(7mm、10mm)相互两两组合的16个STEP格式的V形曲实体模型。2.将装配完成的V形曲实体模型导入CADfix7.0软件进行修复,采用软件的删除、融合等工具去除重复点、边线以及修复不连接面等修复V形曲模型。将修复后的实体模型由IGES格式导出。3.将装配好的模型导入MSC.patran软件中分组进行有限元单元自动加手动网格划分后,以IGES格式分组导出。4.在MSC.Marc.软件对分组导出IGES格式的模型进行物理参数设定,选取两种材料V形曲弓丝(各8组模型)共32种工况,在各工况分别进行载荷加载,以模拟正畸临床V形曲加载过程。5.将V形曲模型材料参数、边界条件及载荷定义完成后,分别模拟计算各种工况。绘制各工况下各托槽所受作用力的时间-力值曲线图和所受作用力最大力值柱形图等用于分析。结果:1.应用有限元软件,建立V形曲弓丝-托槽-结扎丝的有限元模型,能够有效模拟V形曲临床加载过程。2.不同弓丝材质的V形曲弓丝实体模型加载后,其托槽所受作用力力值变化趋势相似。各组SS(不锈钢)托槽所受作用力最大力值均大于TMA(β钛),其中V形曲角度150°组其材质为SS与TMA的托槽所受作用力比值大于V形曲角度165°组。3.不同弓丝尺寸的V形曲比较,0.017×0.025inch组托槽所受作用力最大力值均小于0.019×0.025inch组,不同尺寸V形曲的比值,其对称型V形曲大于非对称型V形曲。4.不同托槽间距的V形曲弓丝有限元模型加载后,7mm模型组托槽所受作用力均大于10mm组,非对称型7mm组时与10mm组比值均大于对称组。5.不同形状的V形曲加载后比较,对称型V形曲,其尖牙托槽所受作用力先小于第二前磨牙托槽受力,最后较第二前磨牙托槽略大。而非对称型V形曲,尖牙托槽在各时间段其所受作用力均小于第二前磨牙。6.不同形状V形曲各托槽所受作用力最大力值对比,对称型V形曲尖牙托槽所受作用力大于第二前磨牙托槽受力,而非对称型尖牙托槽受力则较小于第二前磨牙。在V形曲形状相同时,V形曲角度越小,其各托槽所受作用力越大。不同形状V形曲尖牙托槽作用力与第二前磨牙托槽作用力最大力值比值进行对比,得出对称型V形曲尖牙托槽所受作用力与第二前磨牙相近,而非对称型V形曲尖牙托槽受力较第二前磨牙托槽小。结论:1.使用多种软件构建的V形曲有限元模型,能够为不同弓丝材质尺寸、不同角度形状及不同托槽间距V形曲生物力学性能的研究提供可靠方法。2.弓丝材质为SS的V形曲各时间段所受作用力力值均大于TMA材质,而V形曲角度较小时,其两种材质所受最大力值差异更为明显。3.0.017×0.025inch尺寸V形曲托槽所受作用力最大力值均小于0.019×0.025inch组,对称型V形曲受弓丝尺寸变化更为明显。4.托槽间距为7mm模型组作用力均大于10mm组,托槽间距的变化对非对称型V形曲托槽所受作用力力值变化的影响更为明显。5.对称型V形曲尖牙托槽所受作用力力值大于第二前磨牙托槽受力,而非对称型尖牙托槽所受作用力力值则小于第二前磨牙。V形曲尖牙托槽所受作用力与第二前磨牙托槽受力比值受V形曲形状影响较大,与V形曲角度关系较小。