1. 研究目的与意义
目的:1)了解口腔上颌牙列的点云特征;2)通过对ANSYS的学习及使用,体会ANSYS的多物理场协同的CAE仿真环境,与CAD间的兼容性,以及其为此提供的独特架构和支撑性模块,并且对ANSYS能实现对各种CAE应用技术和应用流程的协同有一个初步概念。
意义:口腔生物力学是生物力学的一个分支,是以力学的观点和方法来研究口腔生物学的一门学科。有限元法是目前口腔生物力学研究中应用最为广泛的方法,其研究的基础是建立精确的三维有限元模型。由于牙颌组织结构复杂,以往建模难度大、花费高、建模时间长。ANSYS协同仿真环境为设计者们提供了一个仿真分析的平台,实现了对设计、仿真分析、试验及其返回修改的协同和管理,从而实现设计过程的正规化、流程化和统一化,极大的提高效率,降低成本,并且确保产品的质量。
2. 国内外研究现状分析
1993年,由美国国立医学图书馆发起,首次开展数字化虚拟人技术,我国于2002年开展了数字化虚拟人技术。以人体连续断面建成数据集,可以逼真的建立人体骨骼,肌肉、血管等器官组织的数字化模型,为医学教育和医学临床的应用提供必须的框架。应用有限元赋予模型生物力学材料特征,使其具有一定的运动和力学反应。直接对标本进行切片、磨片逐层测绘断层图像的外形坐标,这些方法属破坏性建模方法,出错率高,误差来源多。很难表达比较复杂细微的结构,二维模型的建立过程复杂,主观性大,消耗大量人力。对模型进行CT扫描获得原始二维图像并录入到计算机内,用图形处理软件进行轮廓提取,将获取的数据输入三维有限元软件中,最终建立三维有限元模型,其分辨率为毫米级或亚毫米级。
3. 研究的基本内容与计划
第1~3周 资料收集,ansys workbench等相关软件的安装,开题报告和文献综述的撰写。
第4~6周 了解上颌牙列的设计过程,包括设计方案、设计原理,用正确的方法和设计手段完成cad的设计图纸。
第7~8周 熟悉cae软件(ansys)和使用cad软件(catia)对口腔上颌牙列进行三维重建,并通过cad与cae接口,完成cad模型的导入,采用cae软件完成上颌牙列的有限元模型、边界条件设置及计算结果的后处理等工作。
4. 研究创新点
对CAD设计的上颌牙列在ANSYS中进行校核、验证和修改,得出合理的设计方案。
