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2014-04-28 10:52 |
RFPA软件促进牙科材料破坏机理研究获新进展
RFPA作为一种脆性材料破裂过程分析方法，最初是从岩石力学领域发展起来的。但这种方法的应用领域却远远不止岩石或岩土材料。近年来，RFPA方法在混凝土、陶瓷、复合材料等脆性类材料破坏机理的研究中已得到越来越多的应用。美国牙科材料杂志早在2006年6月发表的瑞典牙科专家的论文《Numerical modeling of the fracture process in a three-unit all-ceramic fixed partial denture》，就是RFPA在牙科材料中应用的典型例子。
牙科陶瓷具有与人自然牙色泽相似、化学稳定性良好和生物相容性等优点，已成为牙科冠桥修复的重要材料。目前，很多数值计算方法被用于分析计算机械载荷条件下牙科修复体内的应力场分布情况，其中有限单元法应用最为广泛。
真实破裂过程分析系统RFPA2D（realistic failure process analysis）适合于陶瓷等脆性材料破坏机理及过程的研究，相对于其他计算分析软件，其模拟结果能够较好地解释材料破裂过程的机理。RFPA2D系统最初是以脆性材料破裂过程分析代码和有限元分析方法为基础的，系统优点之一是可模拟非均质材料的破裂过程。比如：不同类型复合材料或预置缺陷存在的材料等。RFPA分析系统的另一个优点是具有拉伸截断的摩尔-库仑准则判断材料是否破坏，从而研究模型结构在不同力学载荷条件下的破坏模式。除此之外，系统还可以非常清楚直观地演示各类应力场随裂纹产生、扩展直至宏观破坏的全过程。
瑞典于默奥大学的学者（Umeã University, Umeã, Sweden）Wen Kou等采用力软科技出品的RFPA软件对后牙三单位全陶瓷桥的破坏过程和破坏机理进行了初步研究。数值模拟的破坏模式与先前所做物理模拟试验结果高度一致。[attachment=274386] [attachment=274387]
近年来，大连大学的樊成博士采用真实破裂过程分析RFPA2D系统，模拟了静载荷条件下三单位氧化锆全瓷桥底冠的破坏过程，分析了其破坏机理。对比数值模拟的破坏模式和已有的试验结果，发现二者破坏模式十分吻合。RFPA2D能够全程逐步自动追踪全瓷固定桥折裂全过程，该项研究可作为试验研究、临床观察研究、全瓷固定桥抗折裂破坏能力研究的一种重要补充手段。[attachment=274388] 三单位全瓷固定桥数值计算模型 [attachment=274389] 不同计算步最大主应力场和最小主应力场 [attachment=274390] 数值模拟结果和与实验室结果对比
此外，丁威薇、毛胜男、刘天爽、邱岩等学者也应用RFPA软件在牙科领域对牙科材料破坏机理进行了研究，程序模拟出的数值结果与实验室试验结果具有较好的一致性，RFPA系统可作为实验室和临床研究复合材料破坏机理和破坏模式的一种重要补充手段。
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