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Type: Tese
Title: Modelagem computacional do contato oclusal: análise paramétrica do desgaste de superfície rugosa sob carregamento cíclico
Author: Oliveira, Evelyn Aparecida de
First Advisor: Bastos, Flávia de Souza
Co-Advisor: Fonseca, Leonardo Goliatt da
Referee Member: Hallak, Patricia Habib
Referee Member: Santos, Rodrigo Weber dos
Referee Member: Casas, Estevam Barbosa de Las
Referee Member: Araújo, Cíntia Tereza Pimenta
Resumo: O desgaste dentário humano, muitas vezes causado por bruxismo, pode ser agravado pelo contato oclusal excessivo. Nesse cenário, a modelagem computacional assume um papel importante ao proporcionar uma compreensão mais abrangente das interações dentárias. A abordagem utilizada neste trabalho para simular o contato entre superfícies rugosas consiste em discretizá-las em vários intervalos, para que cada um represente uma aspereza principal. Cada uma das asperezas foram submetidas à um deslocamento vertical de um plano rígido, gerando assim o contato. As deformações das principais asperezas foram analisadas e com técnicas de homogeneização foi possível desenvolver a relação entre as respostas ocorridas em microescala e as respostas esperadas em macroescala. Dentre os parâmetros que caracterizam a topografia do esmalte dentário, a rugosidade média, rugosidade média quadrática, curvatura média, skewness e kurtosis foram os analisados. As superfícies numéricas foram geradas dentro das faixas de valores encontradas na literatura para os parâmetros. Para analisar a dureza superficial duas metodologias foram utilizas. A primeira consiste na indentação do plano rígido uma única vez em cada uma das asperezas principais. Na segunda abordagem, cada aspereza passa por um deslocamento cíclico do plano rígido até que os elementos da malha alcancem o limite de tensão, resultando em deformações plásticas e o surgimento de trincas na superfície do esmalte dentário. Esse processo pode levar ao desprendimento do material da superfície, ocasionando, assim, o desgaste dentário. Em ambas as metodologias, verificou-se que a curvatura média das asperezas exerce a maior influência nos resultados obtidos para a dureza superficial. Para quantificar o desgaste superficial o volume do material desprendido da superfície foi calculado. Para essa última análise, foi encontrado que a curvatura média das asperezas tem relação inversamente proporcional ao desgaste, a medida que menores valores deste parâmetro implicaram na maior retirada de esmalte da superfície. Sobre essa última abordagem, resultados preliminares sobre a profundidade das trincas e o volume desgastado foram encontrados, de modo que o modelo computacional, pode ser considerado coerente.
Abstract: Human tooth wear, often caused by bruxism, can be aggravated by excessive occlusal contact. In this scenario, computational modeling plays an important role in providing a more comprehensive understanding of dental interactions. The approach used in this work to simulate the contact between rough surfaces consists of discretizing them into several intervals, so that each one represents a main roughness. Each of the asperities was subjected to a vertical displacement of a rigid plane, thus generating the contact. The deformations of the main asperities were analyzed and with homogenization techniques it was possible to develop the relationship between the responses that occurred on a microscale and the expected responses on a macroscale. Among the parameters that characterize the topography of tooth enamel, mean roughness, mean squared roughness, mean curvature, skewness and kurtosis were analyzed. Numerical surfaces were generated within the ranges of values found in the literature for the parameters. To analyze the surface hardness two methodologies were used. The first consists of indenting the rigid plane only once in each of the main asperities. In the second approach, each asperity undergoes a cyclic displacement of the rigid plane until the mesh elements reach the stress limit, resulting in plastic deformations and the appearance of cracks on the tooth enamel surface. This process can lead to the detachment of material from the surface, thus causing tooth wear. In both methodologies, it was verified that the average curvature of the asperities exerts the greatest influence on the results obtained for the surface hardness. To quantify surface wear, the volume of material detached from the surface was calculated. For this last analysis, it was found that the average curvature of the asperities is inversely proportional to wear, as lower values of this parameter resulted in greater removal of enamel from the surface. On this last approach, preliminary results on the depth of the cracks and the worn volume were found, so that the computational model can be considered coherent.
Keywords: Desgaste dentário
Abaqus
Dureza superficial
Modelagem cíclica
Análise paramétrica
Dental wear
USurface hardness
Cyclic modeling
Parametric analysis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00119
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16198
Issue Date: 25-Aug-2023
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