Analiza przemieszczeń w modelach numerycznych dla dwóch typów stanowisk badawczych kości żuchwy

• Autorzy: Pachnicz D.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of displacements in mandible bone: comparison of two types of test stands

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Oprócz tradycyjnych metod badawczych, do których należą próby laboratoryjne na obiektach rzeczywistych, znaczącą rolę w analizie struktur biologicznych odgrywa metoda elementów skończonych. Ważnym aspektem każdej analizy jest prawidłowe odtworzenie warunków pracy rozważanego układu. Ze względu na duży stopień ich złożoności stosuje się układy uproszczone. W danym artykule przedstawiono porównanie z użyciem metod numerycznych dwóch stanowisk pomiarowych wykorzystywanych w badaniach żuchwy. Pierwszy z nich stanowi uproszczony schemat obciążeniowy, drugi szczegółowy, dokładniej odtwarza rzeczywiste warunki pracy żuchwy. Porównania dokonano na podstawie rozkładu przemieszczeń na linii okalającej kość. Rozkład przemieszczeń ukazany w postaci linii wskazuje na różnice pomiędzy stanowiskami. Dla układu uproszczonego widoczna jest symetryczna praca żuchwy, podczas gdy układ szczegółowy wykazuje znaczne różnice w przemieszczeniach po obu stronach (do 42%). Stanowisko uproszczone cechować się będzie większą powtarzalnością wyników niezależnie od rozpatrywanej strony żuchwy. Wyniki z układu szczegółowego obarczone być mogą błędem wynikającym ze wstępnej asymetrii geometrii modelu.

EN

Research of biological structures such as bones are important part of concern of nowadays engineering. Finite element method is commonly utilized tool in such analyses, alongside traditional laboratory tests. Increasingly frequent utilization of numerical methods results from the accuracy of their results, as well as the difficult access to real samples. An important aspect of every analysis is correct mimic of the boundary conditions. Due to the high complexity of the biological structures, many simplifications are introduced to the instrumentation systems. In the article is presented comparison of two test stands utilized in research of mandible bone. The first one recreates simplified load conditions, the second one, more precise, accurately mimics real working conditions. Comparison was performed basing on distribution of the displacement on the line situated around the bone. The displacement distribution indicates the differences between two stations. For the simplified one, symmetrical work of the mandible can be noticed, while in detailed system, there is significant difference in deformation on both sides of the mandible bone (up to 42%). The simplified measuring station could characterize by more reproducible results regardless of the considered mandible side. The results obtained from the detailed test station may be affected by an error resulting from the initial asymmetry of the model’s geometry.

Słowa kluczowe

PL

żuchwa; uproszczony układ obciążeniowy; pomiar przemieszczeń

EN

mandible; simplified test station; deformation measurement

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Interdisciplinary Journal of Engineering Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 6, no. 1
• Strony: 39--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pachnicz D.

• Politechnika Wrocławska W10/K4, ul Smoluchowskiego 25, 50-370

Bibliografia

• [1] Parashar, Sandeep Kumar; Sharma, Jai Kumar (2016): A review on application of finite element modelling in bone biomechanics. w: Perspectives in Science 8, s. 696–698.
• [2] Poelert, Sander; Valstar, Edward; Weinans, Harrie; Zadpoor, Amir A. (2013): Patient-specific finite element modeling of bones. w: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part H, Journal of engineering in medicine 227 (4), s. 464–478.
• [3] Yassine, Reem A.; Elham, Mohammad Karim; Mustapha, Samir; Hamade, Ramsey F. (Friday 2017): A Detailed Methodology for FEM Analysis of Long Bones From CT Using Mimics, w: Volume 3: Biomedical and Biotechnology Engineering. ASME 2017 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Tampa, Florida, USA, Friday 3 November 2017: ASME, V003T04A012
• [4] Armstrong J. E. A., Lapointe H. J., Hogg N. J. V., Kwok AD.: Preliminary investigation of the biomechanics of internal fixation of sagittal split osteotomies with miniplates using a newly designed in vitro testing model. J. Oral Maxillofac. Surg. 2001, 59, 191–195.
• [5] Ramos, A.; Ballu, A.; Mesnard, M.; Talaia, P.; Simões, J. A. (2011): Numerical and Experimental Models of the Mandible. w: Exp Mech 51 (7), s. 1053–1059.
• [6] Meyer C,Kahn JL, Lambert A, Boutemy P, Wilk A. Development of static simulator of the mandible. J. Craniomaxillofac Surg. 2000; 28(5): 278-86
• [7] Stróżyk,P. Evaluation of Forces in Elevator Muscles of Mandible: Numerical Simulation, Selected Load Cases. Scholar’s Press, 2016
• [8] Chladek,W. Modeling system of selected mechanical conditions of the human mandible. Zeszyty Naukowe. Hutnictwo/Politechnika Śląska, 2000, 59: 1-108.