随着国家发展进程的加快与稳步提高,经济发展带动了国民生活水平实现跨越式发展,人们对口腔健康的保护与重视程度越来越高。然而,饮食结构变化致使罹患口腔疾病的概率呈现出高速增长趋势。牙齿破损缺失后的冠修复作为口腔修复与诊治中的重要环节之一,对恢复口腔健康起着重要的作用。在新的环境下,为满足人们对于冠修复后牙齿的咀嚼功能、美观程度和舒适度等多方面需求,提高破损牙齿冠修复后的使用寿命,设计出实用性更强、抗疲劳折裂能力更优的的新型冠修复义齿已成为当今牙齿冠修复发展的主要方向之一。然而,虽然现阶段修复技术越来越成熟,但冠修复后的牙齿依旧容易出现裂纹破损至最终失效,有时裂纹还会牵连至牙根,导致牙齿只能全部拔除。本文通过对具有高耐磨抗疲劳冲击性能的人天然牙齿进行研究,并将人天然牙齿的结构形态特点应用于仿生冠修复设计思路之中,设计一种新型仿生分层结构形态冠修复牙齿,为临床冠修复研究提供新的研究思路与方向。仿生学作为一门发展势头迅猛的新兴交叉学科,正处在探索的初级阶段,在结构与形态上的仿生研究最为出众。本文的研究依托于实验室在仿生非光滑结构形态领域的研究探索,并根据口腔临床修复的实际情况和冠修复的实际特点,以人天然牙齿作为研究对象与仿生原型,对其分层结构以及釉牙本质界非光滑形态进行探索与研究,获取人天然牙齿优良抗疲劳折裂性能的内在机理,并将其应用于冠修复的结构形态设计中。本文以分层数量和层间界面形态作为试验考察因素,设计得到仿生2层直线形、2层弧线形、2层波纹形以及仿生3层直线形、3层弧线形、3层波纹形髓腔固位冠修复牙齿。应用Mimics、Geomagic Studio和Solidworks软件进行常规不分层和仿生分层冠修复牙齿三维模型建立,应用ANSYS Workbench软件进行有限元静力学结构分析,应用N-code软件进行疲劳寿命分析,通过对冠修复牙齿的整牙、冠部、根部等部位的等效应力和疲劳寿命分析,得出具有2层分层结构的波纹形非光滑界面形态冠修复牙齿等效应力峰值最小,应力云图分布更为均匀,疲劳寿命更高。为验证仿生分层结构形态冠修复牙齿的抗疲劳折裂性能,本文设计并搭建了咀嚼模拟疲劳试验机,对常规不分层和6组仿生分层结构形态冠修复牙齿进行了咀嚼模拟疲劳试验和万能试验机折裂测试试验,得到具有2层分层结构的波纹形非光滑界面形态牙齿的断裂载荷更大,断裂模式中出现可修复冠折的频率更高,与前期静力学结构有限元分析和疲劳寿命分析结果相符,即仿生结构形态可有效减缓应力冲击,有利于降低冠部及牙颈部边缘的应力集中,提高了牙齿的抗折裂性能。