• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제32권3호
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• pp.207-217
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• 2010

The purpose of this study was to evaluate the effects of the stress distribution and displacement in mandible according to treatment modalities of mandibular angle fractures, using a three dimensional finite element analysis. A mechanical model of an edentulous mandible was generated from 3D scan. A 100-N axial load and four masticatory muscular supporting system were applied to this model. According to the number, location and materials of titanium and biodegradable polymer plates, the experimental groups were divided into five types. Type I had a single titanium plate in the superior border of mandibular angle, type II had two titanium plates in the superior tension border and in the inferior compression border of mandibular angle, type III had a single titanium plate in the ventral area of mandibular angle, type IV had a single biodegradable polymer plate in the superior border of mandibular angle, type V had a single biodegradable polymer plate in the ventral area of mandibular angle. The results obtained from this study were follows: 1. Stress was concentrated on the condylar neck of the fractured side except Type III. 2. The values of von-Mises stress of the screws were the highest in the just-posterior screw of the fracture line, and in the just-anterior screw of Type III. 3. The displacement of mandible in Type III was 0.04 mm, and in Type I, II, IV, and V were 0.10 mm. 4. The plates were the most stable in the ventral area of mandibular angle (Type III, V). In conclusion, the ventral area of mandibular angle is the most stable location in the fixation of mandibular angle fractures, and the just- posterior and/or the just-anterior screws of the fracture line must be longer than the other, and surgeons have to fix accurately these screws, and the biodegradable polymer plate also was suitable for the treatment of mandible angle fracture.

• 구강회복응용과학지
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• 제18권4호
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• pp.277-288
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• 2002

Seven finite element models were constructed in mandible having single screw-type implant fixture connected to the premolar superstructure, in order to evaluate how the length, diameter and platform shape of a screw-type fixture influence the stress in the supporting tissue around fixtures. Each finite element model was varied in terms of length, diameter, and platform shape of the fixture. In each model, 250N of vertical load was placed on the central pit of an occlusal plane and 250N of oblique load placed on the buccal cusp. The stress distribution in the supporting tissue and the other components was analysed using 2-dimensional finite element analysis and the maximum von Mises stress in each reference area was compared. Under lateral loading, the stress was larger at the abutment/fixture interface, and in the crestal bone, compared to the stress pattern under vertical loading. The amount of stress at the superstructure was similar regardless of the length, diameter and platform shape of a fixture. Around the longer fixture, the stress was decreased at the bone crest and subjacent cancellous bone and increased in the cancellous bone area apical to the fixture. Around the wider fixture, the stress was decreased at the abutment/fixture interface, and the bone crest and increased in the cancellous bone area apical to the fixture. Around the fixture having wider platform, less stress was produced at the abutment/fixture interface and the upper part of the cortical bone, compared to the fixture having standard platform. In conclusion, the stress distribution of the supporting tissue was affected by length, diameter, and platform shape of a fixture, and the fixture which was larger in diameter and length could reduce the stress in the supporting tissues at the bone-fixture interface and bone crest area.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.215-226
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• 2022

우수한 역학적 성능을 가진 생물체의 구조를 모방하여 고성능의 복합재료를 개발하려는 노력이 최근 활발히 이뤄지고 있다. 진주층 구조는 구성재료 대비 월등히 높은 파괴인성을 지닌다는 점에서 촉망받는 자연 모사 구조 중 하나이다. 하지만, 진주층 모사 구조의 형상이 변형될 때 구조의 충격성능이 어떻게 달라지는지에 관한 연구는 아직 충분히 진행되지 않았다. 본 연구에서는 무작위로 변형된 진주층 모사 복합재의 수치모델을 개발하고 충격성능을 분석하였다. 먼저, 균일한 진주층 모사 패턴에서 플레이트 판의 평면 크기를 무작위로 변형하는 알고리즘을 개발하고 이를 활용하여 불균일한 진주층 패턴 모사 구조를 모델링하였다. 그 후, 낙하충격 시뮬레이션을 수행하고 해당 모델의 충격거동을 에너지 흡수율과 본 미세스 응력 분포, 충격력-시간 그래프를 활용하여 평가하였다. 수치해석결과를 바탕으로, 충돌 범위 주변 플레이트 판의 기하학적 형상이 불균일할수록 진주층 모사 구조의 내충격성이 저하됨을 입증하였다. 이러한 진주층 모사 형상에 대한 심층적인 이해는 진주층 모사 구조의 최적설계를 수립하는 데 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제28권1호
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• pp.43-49
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• 1998

본연구는 유한요소 분석법의 사용으로 세가지 형태의 브라켓에 tipping과 torquing force를 부여하여 응력분포를 알아보고 또한 스테인레스 스틸과 세라믹의 재질을 임의 설정하여 응력 분포를 알아보아 생 역학적으로 우수한 브라켓을 디자인 하는 데 기초가 되기위해 수행되었다. 선정된 세가지 브라켓은 A:Transcend(Unitek) B:Signature(RMO) C:PAW(Plane Arch Wire appliance) 이었다. 철선은 0.0175x0.025 스테인레스 스틸과 C형은 새롭게 고안된 마름모꼴 철선이 이용되었다. tipping force는 4.27N을 브라켓의 wire slot의 gingival wall의 mesial surface와 대각선으로 대칭되는 면에 각각의 node에 분력의 형태로 작용시켰다. torquing force는 couple force의 형태로 32.858N을 19.7도 회전하였고 bracket C형은 동량의 힘을 11.3도 회전하여 X와 Y의 방향으로 분력의 형태로 나누어 해석하였고 von Mises stress(최대상당응력)가 각 브라켓에서 기록되었다. 이에 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 유한요소 해석을 통해 브라켓과 wire slot을 실제로 제작하지 않고도 각각의 재료에 따른 응력분포를 예측할 수 있었다. 둘째, 응력의 집중부위는 Tipping시 브라켓 A, B, C모두 유사하게 나타났는데 브라켓 wire slot의 gingival wall과 mesial surface가 만나는 부위와 wire slot의 incisal wall과 distal surface가 만나는 부위였다. Torquing시 wire slot의 길이 방향을 따라 넓게 분포되었고 gingival wall과 협면으로 이행되는 모서리 그리고 incisal wall내면에 집중되었다. 셋째, 브라켓에 작용하는 응력은 Tipping에 의한 것보다는 Torquing에 의한 영향이 더 큼을 알수 있었으며 Torquing force를 기준으로 브라켓을 설계하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. 넷째, 브라켓의 형상과 함께 재료의 변화가 응력감소에 영향을 미치는 것으로 사료되므로 브라켓 제작시 한가지 재료보다 응력이 많이 받는 부위는 다른 재료를 사용하여 응력의 분포를 줄일수도 있음을 알수있었다. 다섯째, 사용하기에 용이하고 운용이 효율적일 것으로 판단되는 브라켓C형(PAW브라켓)은 응력집중현상이 다른 두 브라켓보다 크게 나타났으므로 이의 제작시 기계적 성질이 우수한 재료를 사용해야 할 것으로 사료되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제48권3호
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• pp.181-188
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• 2010

연구 목적: 내부연결형 임플란트 고정체에 연결 방식이 다른 4종류의 지대주를 연결하여 교합력을 가하였을 때 각 구조에 발생하는 응력의 차이를 비교하고, 이들 연결방식이 임플란트 주위조직의 응력분포에 미치는 영향을 3차원 유한요소법을 통하여 알아보고, 지대주의 선택 기준을 마련하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 고정체로는 직경 4 mm, 길이 11.5 mm의 SS-$III^{(R)}$ (Osstem, Korea)를 사용하였으며, 사용된 지대주는 각각, 모델 1에서 Solid abutment, 모델 2에서 Com-Octa abutment, 모델 3에서 ComOcta Gold abutment, 모델 4에서 Octa abutment를 사용하였고, 네 가지 하중조건으로 치관중심와 (central fossa)에 fixture 장축에 평행하게 점하중으로100N의 수직하중, 협측교두에 대하여 fixture 장축에 평행하게 점하중으로 100N 수직하중, 치관중심와에서 설측으로 100N의 $30^{\circ}$ 경사하중, 협측교두 (buccal cusp)에 치아의 바깥쪽에서 내측으로 100N의 $30^{\circ}$ 경사하중을 주었고 3G.Author (Plasso Tech, USA)를 이용하여 분석하였다. 결과: 1. 골조직에서는 모든 모델에서 하중조건에 관계없이 가장 큰 응력이 고정체 상부에 집중되었고, 고정체 하부에서는 근단 부위에서 응력 집중을 보였으며, 그 외의 부위에서는 큰 응력 집중은 보이지 않았다. 2. 고정체에서의 응력은 모든 모델에서 하중조건에 관계없이 neck 부위에서 최대의 양상을 보였다. 3. 응력은 골에서보다 임플란트 내부에서 훨씬 높았다. 4. 중심와에 수직하중인 하중조건 1에서 가장 낮은 응력이 관찰되었으며, 이 때의 응력집중 현상도 가장 적게 나타났다. 서로 다른 지대주에서 응력분포 양상을 살펴본 결과, 같은 고정체를 사용한 경우에 지대주의 연결 형태에 따른 골조직에서의 응력 분포의 차이는 없었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권2호
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• pp.179-195
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• 2010

임플란트 보철물에 저작력 등 외부 하중이 작용하면 내부 반응으로 응력이 발생되는데 지지골에 나타난 응력은 골재생 및 흡수 파괴, 임플란트에 나타난 응력은 임플란트 자체의 파절이나 나사의 풀림현상 및 파절, 상부 구조물에 나타난 응력은 보철물의 파절 등을 예견하는 지침이 될 수 있을 것이다. 지대주의 형상과 재질에 따라 연결방법과 보철방법이 달라지고 임플란트 내부의 하중전달 기전이 변하게 되고 이에 따라 악골에 발생하는 응력분포 역시 달라질 수 있다. 본 연구에서는 하악 제 1대구치 부위에 이중나사 구조를 갖고 원추형 내측연결 임플란트 시스템인 GSII$^{(R)}$ (Osstem, Korea)임플란트를 이용해 지대주의 종류를 티타늄 소재의 2-piece Transfer$^{TM}$ abutment (GST), 금합금 소재의 2-piece GoldCast$^{TM}$ abutment(GSG), 외부 연결형태를 가진 3-piece Convertible$^{TM}$ abutment (GSC) 로 분류하여 이에 따른 응력분포 양상을 비교 분석하여 보았다. 결과 하중조건에 관계없이 응력은 주로 지대주와 고정체가 접촉하는 경부에 집중되었다. 또한 하중조건에 관계없이 임플란트의 고정체 상부와 접촉하는 치밀골에 높은 응력이 나타나고 해면골에는 아주 작은 응력이 나타났다. 축하중보다는 중심축을 벗어난 하중조건에서 더 높은 응력이 발생되었고 수직하중보다 경사하중에서 더 높은 응력이 발생되었다. 전체에 걸친 최대응력은 GSG에서는 지대주, 치관 및 고정체에 고르게 분포되었고 GST는 주로 고정체와 지대주 나사에, GSC는 고정체와 지대주에 집중되었다. 세 지대주 간 골내의 최대응력에는 유의한 차이가 없었고 GSG가 전체 구성부의 응력분포에 있어 유리한 것으로 나타났다.

• 대한치과보철학회지
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• 제50권1호
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• pp.36-43
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• 2012

연구 목적: 본 연구는 hexagon 높이에 따른 임플란트 각 부위와 주위 지지조직의 응력분포를 3차원 유한요소 해석을 통해 평가하여 hexagon 높이가 기계적 안정성에 미치는 영향을 평가하고자 시행되었다. 연구 재료 및 방법: 외측 연결 형태의 ${\phi}4.0mm{\times}11.5mm$ USII (Osstem Co., Pusan, Korea) 임플란트 시스템을 이용하여 하악 제 1대구치 부위에 임플란트를 식립하여 보철 수복한 경우를 연구 모델로 가정하고 임플란트 고정체의 외측 연결부인 hexagon의 높이를 각각 0.0 mm, 0.7 mm, 1.2 mm, 1.5 mm로 적용한 CAD data를 유한요소 모형화하였다. ABAQUS 6.4 (ABAQUS Inc., Providence, RI, USA)를 이용하여 산출된 응력 값 중에서 등가응력을 기준으로 각 요소(상부 치관, 지대주 나사, 고정체, 치밀골, 해면골)에서 나타나는 최대 응력 값을 비교 하였다. 결과: 외측 연결을 갖는 임플란트의 hexagon의 높이는 고정체, 지대주 나사, 상부 보철물 그리고 주위 지지골에 대해 응력 분산에 영향을 주었다. Hexagon의 높이가 증가할수록 임플란트의 응력 분산은 더 잘 이루어졌으며, 최대 응력 값의 감소를 보였다. Hexagon의 높이가 1.2 mm 이상이 되면 응력 분포에 더 이상 크게 기여하지 않았다. 결론: 외측연결을 갖는 임플란트에서 hexagon은 응력 분산에 필수적인 요소이며 그 높이가 증가할수록 더욱 효과적인 응력의 분산이 나타났다.

• 구강회복응용과학지
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• 제17권4호
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• pp.283-305
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• 2001

The purpose of this study was to analyze the stress distribution of condylar regions and edentulous mandible with implant-supported cantilever prostheses on the certain conditions, such as amount of load, location of load, direction of load, fixation or non-fixation on the condylar regions. Three dimensional finite element analysis was used for this study. FEM model was created by using commercial software, ANSYS(Swanson, Inc., U.S.A.). Fixed model which was fixed on the condylar regions was modeled with 74323 elements and 15387 nodes and spring model which was sprung on the condylar regions was modeled with 75020 elements and 15887 nodes. Six Br${\aa}$nemark implants with 3.75 mm diameter and 13 mm length were incorporated in the models. The placement was 4.4 mm from the midline for the first implant; the other two in each quardrant were 6.5 mm apart. The stress distribution on each model through the designed mandible was evaluated under 500N vertical load, 250N horizontal load linguobuccally, buccal 20 degree 250N oblique load and buccal 45 degree 250N oblique load. The load points were at 0 mm, 10 mm, 20 mm along the cantilever prostheses from the center of the distal fixture. The results were as follows; 1. The stress distribution of condylar regions between two models showed conspicuous differences. Fixed model showed conspicuous stress concentration on the condylar regions than spring model under vertical load only. On the other hand, spring model showed conspicuous stress concentration on the condylar regions than fixed model under 250N horizontal load linguobuccally, buccal 20 degree 250N oblique load and buccal 45 degree 250N oblique load. 2. Fixed model showed stress concentration on the posterior and mesial side of working and balancing condylar necks but spring model showed stress concentration on the posterior and mesial side of working condylar neck and the posterior and lateral side of balancing condylar neck under vertical load. 3. Fixed model showed stress concentration on the posterior and lateral side of working condylar neck and the anterior and mesial side of balancing condylar neck but spring model showed stress concentration on the anterior sides of working and balancing condylar necks under horizontal load linguobuccally. 4. Fixed model showed stress concentration on the posterior side of working condylar neck and the posterior and lateral side of balancing condylar neck but spring model showed stress concentration on the anterior side of working condylar neck and the anterior and lateral side of balancing condylar neck under buccal 20 degree oblique load. 5. Fixed model showed stress concentration on the anterior and lateral side of working condylar neck and the posterior and mesial side of balancing condylar neck but spring model showed stress concentration on the anterior side of working condylar neck and the anterior and lateral side of balancing condylar neck under buccal 45 degree oblique load.. 6. The stress distribution of bone around implants between two models revealed difference slightly. In general, magnitude of Von Mises stress was the greatest at the bone around the most distal implant and the progressive decrease more and more mesially. Under vertical load, the stress values were similar between implant neck and superstructure vertically, besides the greatest on the distal side horizontally. 7. Under horizontal load linguobuccally, buccal 20 degree oblique load and buccal 45 degree oblique load, the stress values were the greatest on the implant neck vertically, and great on the labial and lingual sides horizontally. After all, it was considered that spring model was an indispensable condition for the comprehension of the stress distributions of condylar regions.

• 대한치과보철학회지
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• 제37권5호
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• pp.581-596
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• 1999

하악 우측 제1대구치 및 제2대구치가 손실된 2급하악 후방연장 국소의치에서 무치악 부위 지대치 유도면의 기울기와 형태가 지지조직에 미치는 응력 및 변위를 비교 분석하기 위하여 3차원 유한요소법을 이용하여 알아보았다. Kratochvil 형태의 유도면의 기울기가 잔존치조제에 대하여 $90^{\circ}$인 경우, $95^{\circ}$인 경우, 그리고 $100^{\circ}$인 경우와 Krol형태의 유도면의 기울기가 $90^{\circ}$인 경우에 있어서 제2소구치를 지대치로 하고 RPI형태의 유지장치를 사용하는 경우를 가정하여 모델링한 다음 제1대구치 및 제2대구치의 중심와에 150N의 하중을 가하여 응력 및 변위에 대하여 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Kratochvil의 유도면 형태 중 기울기가 $90^{\circ}$인 경우와 Krol의 유도면 형태에서는 유사한 응력 분포를 나타내었으며 특히 지대치에서 치근단 방향으로 응력이 향하는 것으로 나타났다. 2. 유도면의 기울기가 $95^{\circ}$인 경우에서는 지대치의 치근단 부위에 응력이 증가하면서 근심방향으로 향하였으며, $100^{\circ}$인 경우에서는 치근단의 응력이 협측 및 근협측 방향으로 집중되어 나타났다. 3. 유도면의 기울기가 $90^{\circ}$인 경우에서는 지대치의치근이 조금 시계방향으로 비틀리는 양상으로 나타났으며, Krol의 유도면 형태에서는 지대치가 치근단 부위에서는 원설측으로 치경부에서는 근협측으로 변위되었다. 4. 유도면의 기울기가 $95^{\circ}$인 경우에서는 지대치의 치근은 치근단 부위에서 근설측으로 약간 변위되었고 치경부 방향으로 갈수록 반시계 방향으로 비틀리면서 보다 많이 변위되었으며, $100^{\circ}$인 경우에서는 지대치 치근단에서는 근협측으로 변위되었고 치경부방향으로 갈수록 시계방향으로 비틀리면서 보다 많이 변위되었다.