生物力学基础知识-陈思宇教授课案.ppt

当负荷作用于物体而使之发生应变后，如保持应变不变，其应力随时间逐渐减小，这种现象称为应力松弛。如图13所示，若在t 0 时，应力减小为零，则称为完全松弛；若在t 0时，应力虽然减小，但仍大于零，称为部分松弛。 13-a：完全松弛 13-b：部分松弛 图13 应力松弛 蠕变 若物体在定值应力作用下，其应变随时间增加，这种现象称为蠕变， - t 曲线称为蠕变曲线(图14）。 图14 弹性滞后 在胡克定律成立的范围内，应力-应变曲线为通过原点的直线，如图15所示。当应变达到该范围内的某点P后，减小应力，其应变沿原直线减小，应力是应变的单值函数。 但是对于纤维、塑料等物质，其应力-应变曲线不为一条直线，而且应力增加时的上升曲线与应力减小时的下降曲线不相重合，如图16所示。下降曲线又称为恢复曲线，恢复曲线在上升曲线的下侧，因此，在变形后，虽然在应力减小到某值时，下降曲线上对应的应变却比上升曲线上相应的应变值大。 应力—应变曲线的上升曲线与下降曲线不相重合的现象称为弹性滞后。图16中的闭合曲线称为滞后环，滞后环的形状同应变率有关。 图15 弹性体的应力-应变曲线 粘弹性体的弹性滞后 图 16 口腔生物力学 口腔生物力学 应用力学的基本原理方法和工程技术研究口腔颌面部生理、病理及矫治修复变化运动规律的学科。 定 义 与一般生物力学的研究方法相似，但因口颌系统的解剖结构、器官功能与人体其它组织并不完全相同，具有一定的特殊性，因此其研究方法也有一定的差异。常用方法可分为实验应力分析法和理论应力分析法。 研究方法 利用材料力学和弹性理论求得应力分布的理论解答。理论分析涉及基本物理学法则的运用和一些基本公式，如应力-应变关系等。理论分析法常需进行大量复杂数据的处理，可借助电子计算机寻求数值计算结果，即目前应用的有限单元分析法。 实验应力分析法 理论应力分析法 口腔生物力学 利用物理模型或实物对构件进行应力分析的一种方法，主要由基础理论和工程技术相结合，可以对构件进行应力、应变和位移的分析并且是复合材料力学等基础理论研究的必要手段。实验应力分析法包括电测法、光测法、脆性涂层法和电场比拟法等。 生物力学对口腔医学的贡献 牙、颌和颞颌关节 优化修复体设计 牙颌畸形矫治 生物材料 口腔医疗仪器 生物力学对口腔医学的贡献 牙、颌和颞颌关节 牙齿、颌骨组织结构力学的性能的研究，国内外均非常重视。现已获得牙釉质、牙本质弹性模量和泊松比数据。 颌骨组织结构的力学性质研究发现骨内胶原纤维与羟基磷灰石构成胶原羟基磷灰石纤维，形成了骨的特殊硬度和韧性，使骨具有良好的力学性能，能够支撑人体进行劳动和工作。 三维光弹应力分析证实下颌骨牙槽骨下面骨小梁排列成一定方向，形成牙力轨道，此轨道经下颌升支到达髁状突，说明颞颌关节是受力关节，同时牙合力经此关节传至颅部、颞部，将力分散。 生物力学对口腔医学的贡献 对口腔各种修复体和基牙牙周组织进行生物力学研究，可了解各种修复体在不同载荷方向，不同加载部位时，修复体及基牙牙周组织的应力分布状况；为嵌体、冠、桥及可摘活动义齿、全口义齿、颌面赝附体等的设计及基牙的选用，提供理论依据；使设计出的修复体不仅功能好，符合生理状态要求，而且应力损害较小或消失，有利于保护口腔软硬组织和基牙组织，延长修复体使用时间。 优化修复体设计 生物力学对口腔医学的贡献 牙颌畸形矫治 牙颌畸形的矫治，主要是通过矫治器对错位牙齿、牙弓及颌骨畸形施以矫治力，从而使畸形得到矫正，恢复和重建正常牙颌形态及功能。 近年来广泛开展了功能性矫治，根据生物力学原理，对面部肌力进行测试研究，了解口轮匝肌、颊肌等各肌的力量，进一步进行矫治牙颌畸形，获得良好的效果。 生物力学对口腔医学的贡献 生物材料 近年来研制出许多新的生物材料，以满足人们对美的追求。 现已研究出致密羟基磷灰石、活性玻璃陶瓷、金属陶瓷复合人工骨材料、牙本质粘接剂、牙釉质粘接剂、聚羧酸锌粘固剂、玻璃离子粘固剂、光固化复合树脂、烤瓷材料等。 生物力学对口腔医学的贡献 生物力学对口腔医学的贡献 现已研制成功并应用于临床的口腔医学诊断治疗仪器有：牙合音仪、下颌运动轨迹仪、内窥镜、肌监控仪、龈沟液流量测试仪、牙髓活力测试仪等。 口腔医疗仪器 总之，生物力学与口腔医学学科相互结合，开展口腔正畸、修复、种植、颌面外科等领域的生物力学基础及应用性研究和人才培养，应用细胞、组织和器官层次的生物力学理论和方法研究口腔各领域的生物力学问题，分析口腔功能过程中的各种力学现象与力学过程，进一步揭示生