• 대한치과보철학회지
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• 제49권4호
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• pp.316-323
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• 2011

연구 목적: 본 연구의 목적은 치과용 임플란트 나사산 디자인이 변연골 응력에 미치는 영향에 정량적인 분석을 하고자 한다. 연구 재료 및 방법: 외경 4.1 mm (경부직경 3.5 mm), 매식부 길이 10 m인 표준형 ITI 임플란트 시스템(ITI Dental Implant System; Straumann AG, Waldenburg, Switzerland)을 기본모델(대조모델)로 채택하고, 그 몸체의 나사산은 다른 임플란트 시스템에 채택되고 있는 삼각형, 사각형, buttres형 디자인을 가지는 가상의 해석모델을 4종 만들었다. 해석모델은 나사산 형태와 크기에 따라 (1) 모델 A (작은 삼각형 나사산), (2) 모델 B (큰 삼각형 나사산), (3) 모델 C (buttres형 나사산), 및 (4) 모델 D (사각형 나사산)로 구분하였다. 유한요소 모델링과 해석에는 NISA II/DISPLAY III (Engineering Mechanics Research Corporation, Troy, MI, USA) 프로그램을 사용하였다. Mesh 구성에는 NKTP type 34형 solid 요소(4각형 축대칭 요소, 요소당 절점수 8개)를 사용하여 임플란트 장축과 평행한 축대칭 하중은 물론 장축과 경사각을 갖는 비축대칭 하중조건을 모두 해석할 수 있도록 하였다. 임플란트의 표면으로부터 각각 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mm 떨어진 위치에 5개의 응력관찰점(stress monitoring point)을 설정 하여 기록된 응력 값으로부터 회귀분석을 통하여 변연골 응력 최대값(peak stress)을 정량화하였다. 해석에 사용한 하중 조건은 2가지로, 임플란트 축에 평행한 수직하중 100 N과 임플란트 축과 $30^{\circ}$를 이루는 경사력 100 N 조건이었다. 결과: 임플란트 경부와 접하고 있는 인접 변연골에 응력집중현상이 보이고 있었으며, 그 양상은 임플란트 나사산 디자인과 무관하게 거의 유사하게 관찰되었다. 수직력 100 N 조건에서 산출된 변연골 최대응력값은 대조모델과 실험모델 A, B, C, D에서 7.84, 6.45, 5.96, 6.85, 5.39 MPa이었고, 경사력 조건에서는 각각 29.18, 26.45, 25.12, 27.37, 23.58 MPa이었다. 결론: 임플란트 나사산의 디자인은 변연골의 응력에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.387-393
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• 2021

본 연구에서는 해양플랫폼의 탑사이드 구조에서 주로 채택하고 있는 파이프 연결 구조의 피로 수명 증가를 위한 방안을 찾기 위하여, 유한요소해석을 수행하였다. 상용해석프로그램인 MSC Patran/Nastran을 적용하였으며, 대표적인 중앙부 구조 형상을 해석모델로 선정하였다. 하중에 따른 응력집중 현상을 구현하기 위하여, 8 절점 솔리드 요소를 이용한 모델링을 구현하였다. 주요하중은 횡방향 하중 2가지와 대각선 파이프에 인장 하중을 고려하였다. 주요 위치에서의 Hot spot 응력을 확인하기 위하여, 0.01 mm dummy 쉘 요소를 적용하였으며, 0.5 t와 1.5 t 위치에서의 주응력을 계산한 후 외삽법에 따라 용접부에 발생하는 응력을 추정하였다. 일부 구간에서는 만족해야 하는 피로 수명 이하로 평가되어, 보강이 필요하였다. 보강은 기존 설계된 파이프의 두께나 지름을 변경하지 않고, 피로수명이 부족한 부위에 응력집중계수를 낮출 수 있도록 브래킷을 추가하였다. 인장 하중에 대해서는 bracket toe에서 응력은 23 % 증가하였고, 기존에 문제가 된 파이프의 내측, 외측에서의 응력은 약 8 % 감소하였다. 휨 하중에 대해서는 bracket toe에서 응력은 3 % 증가하였고, 기존에 문제가 된 파이프의 내측, 외측에서의 응력은 약 48 % 감소하였다. 신규 브래킷 보강으로 인하여, bracket toe의 응력증가가 발생하였지만, S-N 커브 자체가 파이프 조인트에 비해 좋으므로 큰 문제가 되지는 않는다. 본 연구에서 적용한 국부 보강을 통한 피로 수명 개선 방법은 기존 설계안의 변경을 최소화하면서 피로 수명 증가를 효율적으로 할 수 있다는 점에서 관련 산업에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.