Purpose: The dental implant should be enough to endure chewing load and it's required to have efficient design and use of implant to disperse the stress into bones properly. This study was to evaluate the stress distribution on a supporting bone by lengths and diameters of the implant fixture. Methods: The modeling and analysis of stress distribution was used for the simple molar porcelain crown model by Solidworks as FEM program. It was designed on applying with tightening torque of 20 Ncm of a abutment screw between a cement retained crown abutment and a fixture. The fixtures of experimental model used 10, 13mm by length and 4, 5mm by diameter. A external vertical loading on the two buccal cusps of crown and performed finite element analysis by 100 N. Results: The maximum von Mises stress(VMS) of all supporting bone models by fixture length and diameter were concentrated on the upper side of supporting compact bone. The maximum stress of each model under vertical load were 164.9 MPa of M410 model, and 141.2 MPa of M413 model, 54.3 MPa of M510 model, 53.6 MPa of M513 model. Conclusion: The stress reduction was increase of fixture's diameter than it's length. So it's effective to use the wider fixture as possible to the conditions of supporting bone.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.2
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pp.161-166
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2010
Elastomeric seals are widely used in dynamic seal applications, and it is well known that the sealing surfaces can be gradually worn out. Abrasive wear is known to be the most dominant factor; however, little research has been carried out on this problem until now. In this study, a new contact problem related to elastomeric seals-a small spherical particle and steel surface-was modeled and analyzed using MARC. Variations of von-Mises and residual stress distributions as well as deformed seal and steel surface shapes with seal materials and interferences are presented. The stress distribution and surface deformation are highly affected by the elastic properties of seal. For PTFE, the maximum von-Mises stress exceeds the yield strength, and plastic deformation occurs on the steel surface. Therefore, the sealing surface can also be worn down by sub-surface fatigue due to intervening hard particles in the sealing surfaces together with the well-known abrasion.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.21
no.3
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pp.113-125
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2013
This study analyzes upper arm as the part of suspension through the structural analyses of fatigue. Maximum displacement is shown at the knuckle joint connected with the bracket of automotive body. Among the cases of nonuniform fatigue loads, 'SAE bracket history' with the severest change of load becomes most unstable but 'Sample history' becomes most stable. Maximum life at 'Sample history' or 'SAE transmission' can be shown with 60 or 3.5 times more than 'SAE bracket history' respectively. In case of 'Sample history' with the average stress of $-4{\times}10^4$ to $4{\times}10^4$ MPa and the amplitude stress 0 to $8{\times}10^4$ MPa, the possibility of maximum damage becomes 3%. This stress state can be shown with 5 or 6 times more than the damage possibility of 'SAE Bracket history' or 'SAE transmission'. This study result is applied with the design of upper arm and it can be useful at predicting prevention and durability against its damage.
Zarandi, Somayeh Bagherinejad;Lai, Hsiang-Wei;Wang, Yun-Che;Aizikovich, Sergey M.
Coupled systems mechanics
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v.8
no.3
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pp.273-287
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2019
Elastoplastic analysis of an annular disc, being fully constrained on its outer rim and interacting with a purely elastic inclusion perfectly bonded with its inner rim, is conducted to study its plastic deformation and residual stress under thermal cycles. The system is termed the composite disc. Quasi-static plane-strain deformation is assumed, and the von Mises yield criterion with or without the Ludwik hardening rule is adopted in our finite element calculations. Effects of multiple material properties simultaneously being temperature dependent on the plastic behavior of the composite disc are considered. Residual stress is analyzed from a complete loading and unloading cycle. Results are discussed for various inclusion radii. It is found that when temperature dependent material properties are considered, the maximum residual stress may be greater than the maximum stress inside the disc at the temperature-loaded state due to lower temperature having larger yield stress. Temperature independent material properties overestimate stresses inside materials, as well as the elastic irreversible temperature and plastic collapse temperature.
Purpoose: For decades dental implants have been used widely in the field of prosthetic dentistry. However there is confusion when establishing treatment plans in cases where some teeth are remained but an insufficient number of implants can be used due to limited anatomical status and ecomomical problems. Many clinicians have tried to connect natural teeth and implants, and it still has controversy. But, there have been few studies on mechanical analysis of connecting natural teeth and implants with konus telescopic removable partial dentures. The purpose of this study was to analyze the stress distribution of prosthesis, abutment and alveolar bone when teeth and implants were connected with the konus telescopic denture, by means of 3-dimensional finite element analysis. Material and methods: The assumption of this study was that there were 2 mandibular canine (11 mm in length, 4 mm in diameter) and 2 implants(10 mm in length, 4 mm in diameter) which are located in the second premolar region. The mandible, teeth, implants, abutments, and connectors are modeled, and analyzed with the commercial software, ANSYS Version 8.1(Swanson, Inc., USA). The control group used implants instead of natural teeth. 21038 elements, 23544 nodes were used in experimental group and 107595 elements, 21963 nodes were used in control group, Stress distribution was evaluated under 150 N vertical load on 3 experimental conditions - between teeth and implants (Load case 1), posterior to implants (Load case 2), between natural teeth (Load case 3). Results: 1. In all load cases, higher von mises stress value was observed in the experimental group. 2. Maximum von miss stress observed in all load cases and all locations were as follows ; a. 929.44 Mpa in the experimental group, 640.044 Mpa in the control group in outer crown and connector - The experimental group showed 1.45 times high value compared with the control group. b. 145,051 Mpa in the experimental group, 142.338 Mpa in the control group in abutment - The experimental group showed 1.02times high value compared with the control group. c. 32.489 Mpa in the experimental group, 25.765 Mpa in the control group in alveolar bone - The experimental group showed 1.26times higher value compared with the control group. 3. All maximum von mises stress was observed in load case 2, and maxim von mises stress in alveolar bone was 32.489 Mpa at which implant failure cannot occur. 4. If maximum von mises stress is compared between two groups, the value of the experimental group is 1.02 times higher than the control group in abutment, 1.26 times higher than the control group in alveolar bone. Conclusion: If natural teeth and implants are connected with the konus telescopic denture, maximum stress will be similar in abutment, 1.26 times higher in alveolar bone than the control group. With this result, there may be possible to make to avoid konus telescopic dentures where natural teeth and implants exist together.
Seo, Min-Seock;Shon, Won-Jun;Lee, Woo-Cheol;Yoo, Hyun-Mi;Cho, Byeong-Hoon;Baek, Seung-Ho
Restorative Dentistry and Endodontics
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v.34
no.4
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pp.324-332
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2009
The purpose of this study was to investigate the effect of rigidity of post core systems on stress distribution by the theoretical technique, finite element stress-analysis method. Three-dimensional finite element models simulating an endodontically treated maxillary central incisor restored with a zirconia ceramic crown were prepared and 1.5 mm ferrule height was provided. Each model contained cortical bone, trabecular bone, periodontal ligament, 4 mm apical root canal filling, and post-and-core. Six combinations of three parallel type post (zirconia ceramic, glass fiber, and stainless steel) and two core (Paracore and Tetric ceram) materials were evaluated, respectively. A 50 N static occlusal load was applied to the palatal surface of the crown with a $60^{\circ}$angle to the long axis of the tooth. The differences in stress transfer characteristics of the models were analyzed. von Mises stresses were chosen for presentation of results and maximum displacement and hydrostatic pressure were also calculated. An increase of the elastic modulus of the post material increased the stress, but shifted the maximum stress location from the dentin surface to the post material. Buccal side of cervical region (junction of core and crown) of the glass fiber post restored tooth was subjected to the highest stress concentration. Maximum von Mises stress in the remaining radicular tooth structure for low elastic modulus resin core (29.21 MPa) was slightly higher than that for high elastic modulus resin core (29.14 MPa) in case of glass fiber post. Maximum displacement of glass fiber post restored tooth was higher than that of zirconia ceramic or stainless steel post restored tooth.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.3
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pp.290-296
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2008
After scientific verification of the osteointegration of dental implants, the overall efficiency of dental implants has been generally accepted. Thus, implants now play a major role in the clinical treatment of an edentulous mandible, and in the prosthetic maintenance equipment for partial edentulous mandible patients. Yet, for the successful long-term maintenance of implants, careful consideration of the bio-mechanics is needed to ensure that the maximum stress in the mandible as a result of chewing is maintained under a critical value. Accordingly, this study focuses on reducing the maximum stresses in an implanted mandible, especially in the cortical bone. Thus, the stresses in the implant and mandible are analyzed using finite element packages, including I-DEAS and NISA II/DISPLAY III, using a local zooming technique for a concentrated stress analysis. In addition, the von-Mises stress and principal stress in the mandible are both checked to determine the best combination.
This study investigates the biomechanical efficacies of various cement augmentation techniques with or without pressurization for varying degrees of osteoporotic femur. For this study, a biomechanical analysis using a finite element method (FEM) was undertaken to evaluate surgical procedures, Simulated models include the non-cemented(i.e., hip screw only, Type I), the cement-augmented(Type II), and the cemented augmented with pressurization(Type III) models. To simulate the fracture plane and other interfacial regions, 3-D contact elements were used with appropriate friction coefficients. Material properties of the cancellous bone were varied to accommodate varying degrees of osteoporosis(Singh indices, II∼V). For each model. the following items were analyzed to investigate the effect surgical procedures in relation to osteoporosis of varying degrees : (a) von Mises stress distribution within the femoral head in terms of volumetric percentages. (b) Peak von Mises stress(PVMS) within the femoral head and the surgical constructs. (c) Maximum von Mises strain(MVMS) within the femoral head, (d) micromotions at the fracture plane and at the interfacial region between surgical construct and surrounding bone. Type III showed the lowest PVMS and MVMS at the cancellous bone near the bone-construct interface regardless of bone densities. an indication of its least likelihood of construct loosening due to failure of the host bone. Particularly, its efficacy was more prominent when the bone density level was low. Micromotions at the interfacial surgical construct was lowest in Type III. followed by Type I and Type II. They were about 15-20% of other types. which suggested that pressurization was most effective in limiting the interfacial motion. Our results demonstrated the cement augmentation with hip screw could be more effective when used with pressurization technique for the treatment of intertrochanteric fractures. For patients with low bone density. its effectiveness can be more pronounced in limiting construct loosening and promoting bone union.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.6
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pp.709-716
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2004
In order to prevent the interface delamination of an plastic IC package in the infrared (IR) soldering process, we tried to reduce stress by parameterization, sensitivity analysis and unconstraint optimization. The design variables of dimensions and material properties are determined among all the possible variables from the parametric study. Their optimized values are determined by applying the unconstraint optimization to the parameterized IC package. The maximum von-Mises stress value decreases greatly by optimum design.
In this study, the Reliability of degraded steam turbine blade was evaluated using the limited fatigue data. The statistical estimation of limited fatigue data implies that some unknown uncertainties which may be involved in fatigue reliability analysis. Therefore, an appropriate distribution in the fatigue strength was determined by the characteristic distribution - linear correlation coefficient, fatigue physics, error parameter. 3-parameter Weibull distribution is the most appropriate distribution to assume for infinite region. The load applied on the blade is mainly tensile. The maximum Von-Mises stress is 219.4 MPa at the steady state service condition. The failure probability($F_p$) derived from the strength-stress interference model using Monte carlo simulation under variable service condition is 0.25% at the 99.99% confidence level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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