包含颞下颌关节的颅骨三维有限元模型建立

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1、山东大学硕士学位论文试验中选取所建颅上颌复合体和下颌骨模型的1／2进行优化。利用软件中remesh命令和boolen命令完成对颅上颌复合体和下颌骨三维模型面网格划分。采用有限元软件MSC．Marc2005，从Mentat的CAD接口读入几何模型，经过几何清理和修复，最终完成有限元体网格生成。将模型材料假设为连续、均质、各向同性的线弹性材料，其受力后变形为小变形。直接在颏部加载与殆平面呈310向后上，大小为3N的载荷，生成加载后下颌骨应力分布图和位移图。结果：1．成功建立起包括下颌骨颞下颌关节在内的颅骨三维有限元模型。所建立颅骨三维有限元模型共包含110770个节点和28740个单元，其中颅上颌

2、骨由76892个节点和20387个单元构成，下颌骨由33878个节点8353个单元构成。该模型结构相对比较完整，网格质量良好，与生物实体真实结构具有良好的几何相似性。2．在下颌骨颏部模拟加载与殆平面呈31。角向后上，大小为3N的载荷，发现下颌骨的应力集中区域位于髁状突顶及颈部。其中等效应力值在髁状突顶接触部位约为0．4MPa，髁状突颈部约为0．1Mpa。3．下颌骨的位移图显示位移大小从颏部至髁状突逐级递减，其方向与施力方向一致。颏部的位移值最大，约为O．015mm；髁状突处位移值最小，约为0．006mm。结论：成功建立了包括颞下颌关节在内的颅骨三维有限元模型，所建模型具有很高的精确性，可以用该

3、模型研究前方牵引反作用力在下颌骨的应力分布和位移状况，为日后进行更加深入的研究奠定了基础。关键词：颞下颌关节；三维有限元模型；颅骨；应力；位移[基金项目]山东省科学技术发展计划项目(2009GG20002042)山东大学硕士学位论文EstablishmentofcraniomaxillofacialincludingmandiblebymeansoffiniteelementmethodPostgraduate：LiTaoSpecialty：StomatologyDirection：OrthodonticsTutor：Prof．ZhangJunABSTRACTThefiniteelementm

4、ethod(FEM)isakindofthestresscalculationandanalysismethodassociatedwithmodemcomputertechnologytightly．Itresearcheshowthestressdistributesinanobjectusingelastictheory．Materialmechanicsandelastictheoryareoftenappliedforstressdistributionsolutions，andthebasiclawsofphysicsandsomebasicformulasarefrequentl

5、yinvolved．Asanimportantnumericalmethodinbiomechanicsresearchfields，theFEMsolvesaproblembysegmentinganelasticstructurefromaninfiniteobjectintoanumberofelements．Insteadofresearchingthewholestructure，wecanpickupsomeoftheelementswhichweinterestedtoanalyze．Sincethecontinuousobjecthasinfinitedegreeoffreed

6、om(DOF)，itisjustimpossibletosolvetheprobleminthisformat．Butwiththehelpofnodesandelements，FEMreducestheDOFfrominfinitetofinite，thuslowerthecomplexityoftheresearch．Thatisinordertoachievethegoalofanalyzingstress，strainandvariousmechanicalproperties，weresearchthepropertiesofeachelement，andeventuallyacqu

7、irethepropertiesofthewholeelasticstructure．Manyscholarsresearchtheeffectofmaxillaryprotractionforceoncranial-maxillarycomplexbymeansofFEM，buttherearefewreportsabouthowthereactiveforceworks．Whenprotrac