Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.36
no.3
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pp.176-182
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2020
Purpose: To evaluate the effects of load direction, number of implants, and alignment of implant position on stress distribution in implant, prosthesis, and bone tissue. Materials and Methods: Four 3D models were made to simulate posterior mandible bone block: two implants and 3-unit fixed dental prosthesis (FDP) with a pontic in the center (model M1), two implants and 3-unit FDP with a cantilever pontic at one end (model M2), FDP supported by three implants with straight line placement (model M3) and FDP supported by three implants with staggered implant configuration (model M4). The applied force was 120 N axially or 120 N obliquely. Results: Peak von Mises stresses caused by oblique occlusal force were 3.4 to 5.1 times higher in the implant and 3.5 to 8.3 times higher in the alveolar bone than those stresses caused by axial occlusal force. In model M2, the connector area of the distal cantilever in the prosthesis generated the highest von Mises stresses among all models. With the design of a large number of implants, low stresses were generated. When three implants were placed, there were no significant differences in the magnitude of stress between staggered arrangement and straight arrangement. Conclusion: The effect of staggering alignment on implant stress was negligible. However, the number of implants had a significant effect on stress magnitude.
Various interlayer materials have been tested for active metal(Cusil ABA) brazing of Si3N4/S. S316 joint. In general multilayer joint had higher strength(80-150 MPa) and better reliability than monolayered one. The joint with Cu(0.2)/Mo(0.3)/Cu(0.2mm) interlayer showed the highest bending strength of abou 490 MPa and the joint with Cu(0.2)/Mo(0.3mm) interlayer the best reliability (14.6 Weibull modulus). The stresses distributed in joint materials during 4-point bending test were estimated by CAE von Mises analysis; the estimated stresses were In good agreement with the measured data. In multilayer joint Cu was though to reduce the residual stresses induced by the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic Mo and metal It apperared that a Cu/Mo was optimum interlayer material for Si3N4/S. S316 joint with high bending strength (420 MPa) and reliability. In addition the various shapes and types of compound were examined by EPMA in joining interface.
Objectives: The aim of this study was to investigate whether the diameter and direction of the plunger and simulation of the periodontal ligament (PDL) affected the stress distribution in endodontically treated premolars. Methods: A fracture strength test was simulated via finite element analysis. A base model was set up, and the following parameters were modified: plunger diameter (3 mm vs. 6 mm), plunger direction (vertical vs. $135^{\circ}$ angular to the central fossa), and PDL simulation. The analysis was conducted using the CosmosWorks structural analysis program, and the results are presented in terms of von Mises stresses. Results: The smaller plunger increased the stresses at the contact area of the crown, but the plunger diameter had no effect on the stress distribution within the root. An angular plunger direction increased stresses within the root, as well as at the buccal cusp of the crown, compared with the vertical direction. Simulation of the PDL caused higher stress accumulation, especially in the cervical region of the root. Conclusions: The plunger diameter had no effect on the stress distribution in the roots, whereas the plunger direction and PDL simulation did affect the stress distribution. More stringent standards can be established by taking such parameters into account when performing fracture testing in future studies.
Recently, eco-friendly sources of energy by fuel cells that use hydrogen as an energy source has emerged as the next generation of energy to solve the problem of environmental issues and exhaustion of energy. A solid oxide fuel cell(SOFC) classified based on the type of ion transfer mediator electrolyte has actively being researched. However, the reliability according to the thermal cycle is low during the operation of the fuel cell, and deformation problem comes from the difference in thermal expansion coefficient between the electrode material, the components made of ceramic material is also brittle, which means disadvantages in terms of the strength. Therefore, in this study, considering the states of the manufacturing and operating of SOFC single cells, the stress analyses in the each of the interfacial layer between the anode, electrolyte and the cathode were performed to get the basic data for reliability assessment of SOFC. The obtained results show that von Mises stress according to the thickness direction on operating state occurred maximum stress value in the electrolyte layer. And also the stresses inside the active area on a distance of 1 ${\mu}m$ from the electrode interface were estimated. Futhermore the evaluation was done for the variation of the stress according to the stage of the operation divided into three stages of manufacturing, stack, and operating.
Objective: The aim of this study was to determine the optimal loading conditions for pure intrusion of the six maxillary anterior teeth with miniscrews according to alveolar bone loss. Methods: A three-dimensional finite element model was created for a segment of the six anterior teeth, and the positions of the miniscrews and hooks were varied after setting the alveolar bone loss to 0, 2, or 4 mm. Under 100 g of intrusive force, initial displacement of the individual teeth in three directions and the degree of labial tilting were measured. Results: The degree of labial tilting increased with reduced alveolar bone height under the same load. When a miniscrew was inserted between the two central incisors, the amounts of medial-lateral and anterior-posterior displacement of the central incisor were significantly greater than in the other conditions. When the miniscrews were inserted distally to the canines and an intrusion force was applied distal to the lateral incisors, the degree of labial tilting and the amounts of displacement of the six anterior teeth were the lowest, and the maximum von Mises stress was distributed evenly across all the teeth, regardless of the bone loss. Conclusions: Initial tooth displacement similar to pure intrusion of the six maxillary anterior teeth was induced when miniscrews were inserted distal to the maxillary canines and an intrusion force was applied distal to the lateral incisors. In this condition, the maximum von Mises stresses were relatively evenly distributed across all the teeth, regardless of the bone loss.
Purpose. The aim of the study was to compare the lingualized implant placement creating a buccal cantilever with prosthetic-driven implant placement exhibiting excessive crown-to-implant ratio. Materials and Methods. Based on patient's CT scan data, two finite element models were created. Both models were composed of the severely resorbed posterior mandible with first premolar and second molar and missing second premolar and first molar, a two-unit prosthesis supported by two implants. The differences were in implants position and crown-to-implant ratio; lingualized implants creating lingually overcontoured prosthesis (Model CP2) and prosthetic-driven implants creating an excessive crown-to-implant ratio (Model PD2). A screw preload of 466.4 N and a buccal occlusal load of 262 N were applied. The contacts between the implant components were set to a frictional contact with a friction coefficient of 0.3. The maximum von Mises stress and strain and maximum equivalent plastic strain were analyzed and compared, as well as volumes of the materials under specified stress and strain ranges. Results. The results revealed that the highest maximum von Mises stress in each model was 1091 MPa for CP2 and 1085 MPa for PD2. In the cortical bone, CP2 showed a lower peak stress and a similar peak strain. Besides, volume calculation confirmed that CP2 presented lower volumes undergoing stress and strain. The stresses in implant components were slightly lower in value in PD2. However, CP2 exhibited a noticeably higher plastic strain. CONCLUSION. Prosthetic-driven implant placement might biomechanically be more advantageous than bone quantity-based implant placement that creates a buccal cantilever.
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.23
no.1
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pp.55-68
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2007
The purpose of this study was to analyze the distribution of stress in the surrounding bone around implant placed in the first and second molar region. Two different three-dimensional finite element model were designed according to vertical bone level around fixture ($4.0mm{\times}11.5mm$) on the second molar region. A mandibular segment containing two implant-abutments and a two-unit bridge system was molded as a cancellous core surrounded by a 2mm cortical layer. The mesial and distal section planes of the model were not covered by cortical bone and were constrained in all directions at the nodes. Two vertical loads and oblique loads of 200 N were applied at the center of occlusal surface (load A) or at a position of 2mm apart buccally from the center (load B). Von-Mises stresses were analyzed in the supporting bone. The results were as follows; 1. With the vertical load at the center of occlusal surface, the stress pattern on the cortical and cancellous bones around the implant on model 1 and 2 was changed, while the stress pattern on the cancellous bone with oblique load was not. 2. With the vertical load at the center of occlusal surface, the maximum von-Mises stress appeared in the outer distal side of the cortical bone on Model 1 and 2, while the maximum von-Mises stress appeared in the distal and lingual distal side of the cortical bone with oblique load. 3. With the vertical load at a position of 2 mm apart buccally from the center, there was the distribution of stress on the upper portion of the implant-bone interface and the cortical bone except for the cancellous bone, while there was a distribution of stress on the cancellous bones at the apical and lingual sides around the fixture and on the cortical bone with oblique load. 4. With the changes of the supporting bone on the second molar area, the stress pattern on the upper part of the cortical bone between two implants was changed, while the stress pattern on the cancellous bone was not. The results of this study suggest that establishing the optimum occlusal contact considering the direction and position of the load from the standpoint of stress distribution of surrounding bone will be clinically useful.
In this paper, the finite element analysis of a valve screw for a LPG cylinder has been presented on the leakage safety and strength one, which are computed and investigated by a contact normal stress and von Mises stress between a female screw of a valve and a male screw of a neck ring in a LPG bombe. The LP gas charging pressure of a LPG bombe is $8{\sim}9kg/cm^2$, which is pressurized to the screw sealing contact areas between a valve and a LP gas cylinder. The peak failures of the screw tooth height due to a scratch wear and chipping loss of the contact area may decrease screw tooth strength and increase a leakage of a LP gas. These are strongly affect to the contact normal and von Mises stresses of the valve screws. The FEM computed results show that the tooth height loss due to a wear and chipping failure of the screw peak does not affect to the LP gas leak and strength of a valve screw theoretically. But if the tooth wear of the screw height of a brass valve overpasses the critical strength safety of the valve, the valve screw may be failed in fastening the valve and a LP gas bombe suddenly.
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.33
no.3
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pp.189-198
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2017
Purpose: This study aims to analyze the stress distribution of mandibular molar restoration supported by the implants with external hex and internal taper abutment connection design. Materials and Methods: Models of external connection (EXHEX) and internal connection (INCON) implants, corresponding abutment/crowns, and screws were developed. Supporting edentulous mandibular bony structures were designed. All the components were assembled and a finite element analysis was performed to predict the magnitude and pattern of stresses generated by occlusal loading. A total of 120 N static force was applied both by axial (L1) and oblique (L2) direction. Results: Peak von Mises stresses produced in the implants by L2 load produced 6 - 15 times greater than those by L1 load. The INCON model showed 2.2 times greater total amount of crown cusp deflection than the EXHEX model. Fastening screw in EXHEX model and upside margin of implant fixture in INCON model generated the peak von Mises stresses by oblique occlusal force. EXHEX model and INCON model showed the similar opening gap between abutment and fixture, but intimate sealing inside the contact interface was maintained in INCON model. Conclusion: Oblique force produced grater magnitudes of deflection and stress than those by axial force. The maximum stress area at the implant was different between the INCON and EXHEX models.
In this paper, the importance of the size effects on the strength ratio is demonstrated by numerical results. The rate of decrease of tensile strength is for glass fiber, based on the experience of a composite manufacturing specialist. For other material, similar procedure may be used until detailed test result on such material is available. The strength criterion used is that of Tsai-Wu fur stress space. The factors influencing the ratio are, reducing the tensile strength alone or both tensile and compression strengths, selection of the normalized interaction term, that is, the generalized von Mises criterion or the Hill's criterion, and the status of applied stresses. Some of the numerical results are presented for a guideline for the future study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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