Stress distribution on mandibular implants supporting overdentures were registered in vitro experimental model by means of 4 rosette gauges which were placed around the implant. The overdenture attachments used in this study were the Resilient Dolder bar, Rigid Bolder bar, Round bar, Hader bar & Dal-Ro attachment. An occlusal jig was placed on the overdenture and the loading sites were 3 points which mimicked working, balancing, and median relations. With 5 and 10kg loading, strains were measured by strain indicator(P-3500, Measurement group, Raleigh, USA), and using these data, maximum and minimum principal stresses and Von Mises stress were calculated and evaluated. The results were as follows : There was a tendency of high stress concentration in the lingual side of the implant, and in the buccal side low stress was developed regardless of the attachment systems. The resilient Bolder bar concentrated highest stress among the attachment systems, and the Round bar and the Dal-Ro attachment provided comparatively low stresses around the implant. The rigid Bolder bar concentrated high stress in the mesial side, and the Dal-Ro attachment developed tensile stress patterns in the lingual and distal sides of the implant at the balancing relation.
Ezzine, M.C.;Madani, K.;Tarfaoui, M.;Touzain, S.;Mallarino, S.
Structural Engineering and Mechanics
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v.70
no.4
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pp.467-477
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2019
The objective of this work is to analyze by traction tests, the mechanical behavior of an assembly of type metal / metal by various assembly processes; bonding, riveting and hybrid, on the one hand to show the advantage of a hybrid assembly with respect to the other processes, and on the other hand, to analyze by the finite element method the distribution of the stresses in the various components of the structure and to demonstrate the effectiveness of the use of a hybrid assembly with respect to other processes. The number of rivets has been considered. The results show clearly that the value of the different stresses is reduced in the case of a hybrid junction and that the number of rivets in an assembly can be reduced by using a hybrid joint.
PURPOSE. The aim of the present study was to compare the stress distributions on the dental implants, abutments, and bone caused by different overdenture attachment types under functional chewing forces. MATERIALS AND METHODS. The 3D finite element models of the mandible, dental implants, attachment types, and prostheses were prepared. In accordance with a conventional dental implant supported overdenture design, the dental implants were positioned at the bone level in the canine teeth region bilaterally. A total of eight models using eight different attachment systems were used in this study. All the models were loaded to simulate chewing forces generated during the centric relationship (450 N), lateral movement (400 N), protrusive movement (400 N), and also in the presence of a food mass unilaterally (200 N). Stress outputs were obtained as the maximum principal stress and the equivalent von-Mises stress. RESULTS. In all attachment types, higher stress values were observed in the abutments, dental implants, and bone in the magnet attachments in different loading conditions. The highest stress values were observed among the magnet systems in the components of the Titanmagnetics model in all loading conditions (stresses were 15.4, 17.7, and 33.1 MPa on abutment, dental implant, and bone, respectively). The lowest stress value was observed in the models of Zest and O-Ring attachments. CONCLUSION. The results of the present study implied that attachment types permitting rotation and tolerating various angles created lower stresses on the bone, dental implants, and abutments.
Muhammad Saad Ifrahim;Abdul Jabbar Sangi;Shuaib H. Ahmad
Computers and Concrete
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v.31
no.6
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pp.527-536
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2023
Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar has emerged as a viable and sustainable replacement to steel in reinforced concrete (RC) under severe corrosive environment. The behavior of concrete columns reinforced with FRP bars, spirals, and hoops is an ongoing area of research. In this study, 3D nonlinear numerical modelling of circular concrete columns reinforced with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bars and transversely confined with GFRP spirals were conducted using fracture-plastic model. The numerical models and experimental results are found to be in good agreement. The effectiveness of confinement was accessed through von-mises stresses, and it was found that the stresses in the concrete's core are higher with a 30 mm pitch (46 MPa) compared to a 60 mm pitch (36 MPa). The validated models are used to conduct parametric studies. In terms of axial load carrying capacity and member ductility, the effect of concrete strength, spiral pitch, and longitudinal reinforcement ratio are thoroughly investigated. The confinement effect and member ductility of a GFRP RC column increases as the spiral pitch decreases. It is also found that the confinement effect and member ductility decreased with increase in strength of concrete.
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.20
no.2
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pp.83-94
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2004
The purpose of this study was to compare the distributing pattern of stress according to the types of occlusal load on the finite element models of the splinted implant prostheses. The finite element model was designed with the parallel placement of two fixtures ($4.0mm{\times}11.5mm$) on mandibular first and second molars. The cemented crowns for mandibular first and second molars were made. Three-dimensional finite element model was created with the components of the implant, surrounding bone and cemented crowns. Two types of occlusal load, the point load and the surface load within 0.5 mm radius circle, were applied to the finite element models with 200N magnitude in axial(along the long axis of the implant and oblique(angulation of $30^{\circ}$ to the long axis) directions perpendicular to cuspal incline. Loads were positioned from the center of central fossa and to distance of 2 mm and 4 mm apart from the center of central fossa. Von-Mises stresses were recorded and compared in the fixtures and sections. The results were as following : 1. Under axial loading at the central fossa, the stress was distributed along the fixture except for the apical portion, not relative to both point & surface contacts. 2. With offset distance increasing, the highest stresses were concentrated in the neck portion of the fixture. 3. The maximum von Mises stress under the oblique load was greater than that under the axial load. 4. Under the oblique load, the highest stress were concentrated in the buccal side and lingual neck portion of the fixture with offset distance increasing. The results had a tendency to increase the stress on the neck portion of fixture with the offset and oblique loads increasing. The design of occlusal scheme should be allowed to distribute stress axially in maximum intercuspation and to decrease the angulation of cuspal incline.
The objective of this study is to propose a finite element based design of the dental implant replacing unction and shape of natural teeth. For this, geometric actors were varied to investigate stress distribution of the alveolar bone around dental implant. In this study, the results were obtained based on the theory of linear elastic, with geometrically axisymmetric assumption. Geometric actors determining implant shape are ranged as 0.2mm-0.6mm, 0.04mm-0.1mm, 0.46mm-0.84mm or height of thread, radius of curvature of thread, and pitch, respectively. The stresses in the alveolar bone caused by biting force playa major role in determining implant stability. Especially, the stress concentration in the cortical bone causes bone resorption and finally makes the implant unstable. Therefore, the stress distributions were investigated on the side of the alveolar bone focusing on the area of cortical bone. The maximum von Mises stress was found to increase up to 6% as the height of thread increases, while its value was to decrease to 19% when the radius of curvature increase within the assigned ranges. For the variation of pitch, the larger size of pitch results in greater maximum von Mises stress when the length of the implant under consideration is fixed. The existence of the neck below the shoulder did not affect the stress distribution in the region of alveolar bone. However, the stresses on the side of the implant near the neck were found to be different by 20% approximately. Therefore, the neck can provide the stability of the implant against continuing biting movement. As a conclusion, the finite element based study shows a potential in designing the dental implant systematically.
Park Hong-Ryul;Kim Seong-Kyun;Koak Jai-Young;Heo Seong-Joo;Chang Ik-Tae
The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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v.43
no.2
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pp.218-231
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2005
Statement of problem. In the partially edentulous patients, removable partial dentures have been working as a important treatment modality. Clasps, a kind of direct retainers, received some amount of stresses during the insertion and removal of partial denture on the abutment tooth. Purpose. The study is to investigate stresses of the different clasps. Material and methods. In order to investigate the degree of stresses, maxillary partial edentulism (Kennedy Class II modification I) was assumed and removable partial dentures were designed on it with three kinds of metallic materials; cobalt-chromium alloy, type IV gold alloy and commercially pure (c.p.) titanium. Aker's clasp was applied on the left second molar. RPA (mesial rest-proximal plate-Aker's) clasp was on the left first premolar and wrought wire clasp was on the right first premolar. Three dimensional, non-linear, dynamic finite element analysis method was run to solve this process. Results. 1. Cobalt-chromium alloy had the highest von Mises stress value and c.p. titanium had the lowest one irrespective of the types of clasps. 2. In the Aker's clasps, stress on the retentive tips was shown shortly after the appearance of stresses of the middle and minor connector areas. These time lag was much shorter in the RPA clasps than in the Aker's clasp. 3. In general. retentive tips of wrought wire clasps had much less amount of stress than other clasps. Conclusion. The amount of stress was the highest in the RPA clasp and the lowest in the wrought wire clasp, in general.
Seo, Young-Hun;Lim, Hyun-Pil;Yun, Kwi-Dug;Yoon, Suk-Ja;Vang, Mong-Sook
The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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v.51
no.1
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pp.1-10
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2013
Purpose: The purpose of this study was to find an inclination slope of the screw thread that is favorable in distributing the stresses to alveolar bone by using three dimensional finite element analysis. Materials and methods: Three types modelling changed implant thread with fixed pitch of 0.8 mm is the single thread implant with $3.8^{\circ}$ inclination, double thread implant with $7.7^{\circ}$ inclination and the triple thread implant with $11.5^{\circ}$ inclination. And three types implant angulation is the $0^{\circ}$, $10^{\circ}$ and $15^{\circ}$ on alveolar bone. The 9 modelling fabricated for three dimensional finite element analysis that restored prosthesis crown. The crown center applied on 200 N vertical load and $15^{\circ}$ tilting load. Results: 1. The more tilting of implant angulation, the more Von-Mises stress and Max principal stress is increasing. 2. Von-Mises stress and Max principal stress is increasing when applied $15^{\circ}$ tilting load than vertical load on the bone. 3. When the number of thread increased, the amount of Von-Mises stress, Max principal stress was reduced since the generated stress was effectively distributed. 4. Since the maximum principal stress affects on the alveolar bone can influence deeply on the longevity of the implants. When comparing the magnitude of the maximum principal stress, the triple thread implant had a least amount of stress. This shows that the triple thread implant gave a best result. Conclusion: A triple thread implant to increase in the thread slope inclination and number of thread is more effective on the distribution of stress than the single and double thread implants especially, implant angulation is more tilting than $10^{\circ}$ on alveolar bone. Thus, effective combination of thread number and thread slope inclination can help prolonging the longevity of implant.
Kim, Chang-Hyeon;Kang, Jae-Suek;Boo, Soo-Bung;Oh, Snag-Ho;An, OK-Ju;Kang, Dong-Wan
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.20
no.2
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pp.71-81
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2004
The purpose of this study was to compare the distributing pattern of stress on the finite element models of two units implant prosthesis with one angulated placement of two implant fixtures. The two unit implant crowns simulated to mandibular first and second molars were made. The two kinds of finite element models were designed according to angulation of fixture ($4.0mm{\times}11.5mm$) : Model 1($15^{\circ}$ buccally angulated placement of one fixture on second molar area), Model 2($15^{\circ}$ lingually angulated placement of one fixture on second molar area). Axial loads of 200N were applied to the center of central fossa and to distance of 2mm and 4mm apart from the center of central fossa. Von-Mises stresses were recorded and compared in the fixtures, and buccolingual section of implants. The results were as follows: 1. Under axial loading at the central fossa, the stress was distributed along the straight fixture except apical portion, while on buccally or lingually angulated placement, the highest stresses were concentrated in the neck portion on the opposite side of the angulated fixture. 2. With offset distance increasing, the stresses were concentrated greater in buccal neck of lingually angulated fixture than in lingual neck of buccally angulated fixture. From the above results, in designing of the occlusal scheme for implant prosthesis with the angulated fixture, occlusal contacts should be placed to distribute stress axially in maximum intercuspation and to avoid offset force during eccentric movements.
Adequate bone quality and stress distribution to the bone are of decisive importance for implant success. Even though the success rates of dental implants have been high, implant failures do occur. Overloading has been identified as a primary factor behind dental implant failure. The purpose of this study was to theoretically investigate the effect of two types of implants on the stress distribution in poor bone quality. Employing the finite element method, the study modeled a 4.1 mm diameter, 12.0 mm length implant placed in cortical or spongeous bone. A static loading of lOON was applied at the occlusal surface at 0, 30 degrees angle to the vertical axis of the implant. von Mises stresses concentrations in the supporting bone were analyzed with finite element analysis program. The results were as follows; 1. The stresses at the marginal bone were higher under buccal oblique load(30 degrees off of the long axis) than under vertical load. 2. Under buccal oblique load, the stresses were higher at the lingual marginal bone than at the buccal marginal bone, and the differences were almost the same. 3, Under vertical and oblique load, the stress was the highest at the marginal bone and lowest at the bone around apical portions of implant in cortical bone. 4, Under vertical load, Model 1 showed more effective stress distribution than Model 2 irrespective of bone types. On the other hand, Model 2 showed lower stress concentration than Model 1 under buccal oblique load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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