การประเมินความล้าของฟันที่ผ่านการบูรณะโดยใช้วิธีระนาบวิกฤตและเกณฑ์ของ Findley โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Fatigue Assessment Of A Restored Tooth Using The Critical Plane Approach And Findley Criterion Utilizing The Finite Element Method

Author

วิรเดช ธารณเจษฎา, คณะวิศวกรรมศาสตร์

Year (A.D.)

2018

Document Type

Thesis

First Advisor

ไพโรจน์ สิงหถนัดกิจ

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Mechanical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2018.1195

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ประยุกต์ความรู้ด้านความล้าโดยวิธีการวิเคราะห์ระนาบวิกฤต (critical plane analysis) ตามแบบจำลองของฟินเลย์ (Findley's model) เพื่อหาอายุการใช้งานในรูปจำนวนรอบและรูปการแตกหักของฟันที่ได้รับการบูรณะ การศึกษานี้สร้างแบบจำลองฟันที่ผ่านการครอบฟันที่ทำจากเซรามิก 2 ชนิด คือลิเทียมไดซิลิเกตและเซอร์โคเนีย ด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) และการปรับแต่งรูปร่างด้วยโปรแกรมช่วยออกแบบ (computer-aided design program) ก่อนนำแบบจำลองมาวิเคราะห์การกระจายความเค้นด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แล้วนำความเค้นดังกล่าวมาวิเคราะห์ความล้าในรูปพารามิเตอร์ฟินเลย์ การศึกษานี้ใช้โปรแกรม COMSOL และ MATLAB วิเคราะห์หาระนาบรอยแตกหักและจำนวนรอบภาระที่เนื้อฟันและวัสดุครอบฟันสามารถรับได้ แรงบดเคี้ยวที่สนใจคือแรงจากการบดเคี้ยวปกติหรือการกัดฟันที่ไม่ปกติ เช่นแรงจากการกัดฟันในผู้ที่มีภาวะนอนกัดฟัน ผลการศึกษาพบว่าความเค้นที่เกิดขึ้นในกรณีฟันครอบด้วยลิเทียมไดซิลิเกตมีค่าน้อยกว่าฟันที่ครอบด้วยเซอร์โคเนีย เนื่องจากลิเทียมไดซิเกตมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าเซอร์โคเนีย ทำให้ได้รับผลของแรงพลศาสตร์น้อยกว่า เมื่อพิจารณาพฤติกรรมการล้าพบว่าลักษณะการแตกหักที่ระนาบวิกฤตในเนื้อฟันหรือครอบฟันมีลักษณะคล้ายกับการแตกหักที่พบได้จากการทดลองหรือจากรายงานทางคลินิกที่มีเงื่อนไขขอบเขตใกล้เคียงกัน ฟันที่ครอบด้วยวัสดุทั้งสองชนิดสามารถทนต่อแรงบดเคี้ยวปกติได้มากกว่า 106 รอบ สำหรับกรณีการกัดฟันที่ไม่ปกติ พบว่าครอบฟันที่เป็นลิเทียมไดซิลิเกตเกิดการรอยแตกที่ครอบฟันก่อน ในขณะที่ครอบฟันที่เป็นเซอร์โคเนียเกิดรอยแตกที่บริเวณเนื้อฟันก่อน การพิจารณาความเสียหายโดยพิจารณาเกณฑ์ความเค้น von Mises และพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์ให้ผลการทำนายความเสียหายที่แตกต่างกัน เนื่องจากการพิจารณาความเค้น von Mises พิจารณาขนาดความเค้นที่จะทำให้เกิดการเสียหายเป็นหลัก ในขณะที่การพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์พิจารณาความเค้นในรูปที่ทำให้เกิดรอยแตกเป็นหลัก

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This thesis applies basic principles of fatigue using critical plane analysis according to Findley’s model to determine fatigue life and failure formations of a restored tooth. A tooth with ceramic crown, e.g. lithium disilicate or zirconia was modeled from CT scan images. A CAD program was modified the model before it was analyzed for stress distribution using finite element method (FEM). Stress was analyzed for fatigue life using Findley’s parameter. COMSOL and MATLAB programs were employed to determine the critical plane and numbers of loading cycle for restored tooth. The loadings of interest include physiologic force and parafunctional occlusal force (e.g. in bruxism). The study found that stress in case of lithium disilicate crown is less than that of in zirconia crown because the density of lithium disilicate is lower, so the effect of dynamic load is lower in case of lithium disilicate crown. Failure formation at the critical plane in crown and dentin is like crack initiation in other researches or clinical reports. Crowned tooth with both materials can sustain physiologic force of more than 106 loading cycles. In case of parafunctional force, crack in lithium disilicate crowned tooth initiates at the crown first but crack in zirconia crowned tooth begins at the dentin first. Damage analysis using von Mises stress criterion and Findley’s parameter results in different damage prediction because von Mises stress criterion concerns about the magnitude of the stress, but Findley’s parameter considers stresses generating crack.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.

Recommended Citation

ธารณเจษฎา, วิรเดช, "การประเมินความล้าของฟันที่ผ่านการบูรณะโดยใช้วิธีระนาบวิกฤตและเกณฑ์ของ Findley โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์" (2018). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 3326.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/3326