Caracterização mecânica e análise de tensões em sistemas cerâmicos de próteses dentárias utilizando o método de elementos finitos

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorSantos , Claudinei dos-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1355748902111663-
Autor(es): dc.contributorMoreira , Luciano Pessanha-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/5673024226638200-
Autor(es): dc.contributorElias, Carlos Nelson-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3220111929133519-
Autor(es): dc.contributorOliveira, Ivone Regina de-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1078848217755188-
Autor(es): dc.contributorSilva, Ladário da-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3743563498830737-
Autor(es): dc.contributorSantos, Ésoly Madeleine Bento dos-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2729783053595892-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8050304072214763-
Autor(es): dc.creatorVidal, Paula Cipriano da Silva-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:29:18Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:29:18Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-12-14-
Data de envio: dc.date.issued2022-12-14-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/27281-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/771545-
Descrição: dc.descriptionOs materiais cerâmicos utilizados na confecção de próteses dentárias apresentam excelente estética, biocompatibilidade e boa resistência mecânica sendo potenciais substitutos protéticos para dentes naturais. Dentre estes, destacam-se a zircônia estabilizada com ítria, ZrO₂-Y₂O₃, e o dissilicato de lítio, Li₂Si₂O₅. Estes sistemas cerâmicos possuem alta resistência mecânica, associada as camadas externas de porcelana feldspática, cuja composição química possibilita reproduzir aspectos de um dente natural. Um dos grandes desafios para o uso destes materiais, é a previsibilidade da resistência mecânica real em função de geometrias complexas dos componentes protéticos, as quais são próprias à anatomia dos dentes naturais. Nesse contexto, o primeiro objetivo do trabalho foi caracterizar diferentes sistemas cerâmicos utilizados em próteses dentárias. Em seguida, simular as tensões mecânicas geradas nestes materiais comparadas com propriedades mecânicas, bem como o comportamento mecânico que simule o processo de mastigatório humano. Para tal, foram processadas amostras (n=15/grupo) comerciais de zircônia, ZrO₂, estabilizada com diferentes teores de Y₂O₃ (3mol. % ou 5 mol. %), denominadas por 3Y-TZP e 5Y-PSZ, e um vitrocerâmico de metassilicato de lítio, Li₂SiO₃. As zircônias foram sinterizadas a 1500°C - 2h e a base de metassilicato de lítio foi tratado termicamente a 840°C-7min, visando conversão em dissilicato de lítio, Li₂Si₂O₅. Após tratamentos térmicos, as amostras foram caracterizadas por sua densidade relativa, microestrutura, dureza, tenacidade a fratura e propriedades elásticas. Ademais, a resistência à flexão biaxial destes sistemas cerâmicos foi avaliada por meio do ensaio de pistão sobre três esferas. A partir das medidas dos ensaios de flexão biaxial, propriedades elásticas e geometrias das amostras, foram realizadas simulações por elementos finitos para previsão da resistência biaxial. O comparativo entre experimentos e simulações, indicaram diferenças de cerca de 6% para o grupo de cerâmicas 3Y-TZP, 1,5% para o grupo 5Y-PSZ e 59% para as vitrocerâmicas. Em todos os casos, os motivos dessas diferenças foram discutidos em função das características estruturais de cada sistema cerâmico. Por fim, visando melhor aproximar as previsões numéricas de casos práticos existentes na odontologia, foi proposto um modelo de prótese anatômica com três elementos descritos a partir de uma arcada dentária humana. Foram simuladas diferentes condições de cargas mastigatórias, variando-se a direção (vertical ou diagonal), e distribuídas nos três elementos ou concentradas no dente central. As previsões dos valores máximos e mínimos das tensões principais conjuntamente com os valores experimentais do módulo de ruptura de cada sistema cerâmico, possibilitaram a obtenção dos valores do coeficiente de segurança. Nas condições analisadas, foi constatado que todos os materiais investigados estão aptos para aplicação com uma carga de 300 N.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-
Descrição: dc.descriptionCeramic materials used in the manufacture of dental prostheses have excellent aesthetics, biocompatibility and good mechanical resistance, being potential prosthetic substitutes for natural teeth. Among these, yttria-stabilized zirconia, ZrO₂-Y₂O₃, and lithium disilicate, Li₂Si₂O₅, stand out. These ceramic systems have high mechanical strength, associated with the outer layers of feldspathic porcelain, whose chemical composition makes it possible to reproduce aspects of a natural tooth. One of the great challenges for the use of these materials is the predictability of the real mechanical strength due to the complex geometries of the prosthetic components, which are specific to the anatomy of natural teeth. In this context, the first objective of the work was to develop and characterize different ceramic systems used in dental prostheses. Then, simulate the stresses generated in these materials compared with mechanical tests and during the chewing process. For this purpose, commercial samples (n=15/group) of zirconia, ZrO₂, stabilized with different contents of Y₂O₃ (3mol.% or 5mol.%), called 3Y-TZP and 5Y-PSZ, and a metasilicate glass-ceramic were processed lithium, Li₂SiO₃. The zirconia were sintered at 1500°C - 2h and the lithium metasilicate was heat treated at 840°C-7min, aiming at conversion into lithium disilicate, Li₂Si₂O₅. After heat treatments, the samples were characterized by their relative density, microstructure, hardness, fracture toughness and elastic properties. Furthermore, the biaxial flexural strength of these ceramic systems was evaluated through the piston test on three balls. From the measurements of the biaxial bending tests, elastic properties and sample geometries, finite element simulations were performed to predict the biaxial strength. The comparison between experiments and simulations indicated differences of about 6% for the 3Y-TZP ceramic group, 1.5% for the 5Y-PSZ group and 59% for the glass ceramics. In all cases, the reasons for these differences were discussed in terms of the structural characteristics of each ceramic system. Finally, aiming to better approximate the numerical predictions of practical cases existing in dentistry, a model of anatomical prosthesis with three elements described from a human dental arch was proposed. Different chewing load conditions were simulated, varying the direction (vertical or diagonal), and distributed in the three elements or concentrated in the central tooth. The predictions of the maximum and minimum values of the principal stresses, together with the experimental values of the modulus of rupture of each ceramic system, made it possible to obtain the values of the safety coefficient. Under the conditions analyzed, it was found that all materials investigated are suitable for application with a load of 300 N.-
Descrição: dc.description161 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectCerâmicas dentárias-
Palavras-chave: dc.subject3Y-TZP-
Palavras-chave: dc.subject5Y-PSZ-
Palavras-chave: dc.subjectDissilicato de lítio-
Palavras-chave: dc.subjectComportamento mecânico-
Palavras-chave: dc.subjectEnsaio de flexão P-3B-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação numérica-
Palavras-chave: dc.subjectMétodo de Elementos Finitos (MEF)-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Metalúrgica-
Palavras-chave: dc.subjectPrótese dentária-
Palavras-chave: dc.subjectBiomaterial-
Palavras-chave: dc.subjectProcessamento e caracterização de materiais-
Palavras-chave: dc.subjectCAD (Programa de computador)-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectCeramics-
Palavras-chave: dc.subject3Y-TZP-
Palavras-chave: dc.subject5Y-PSZ-
Palavras-chave: dc.subjectLithium disilicate-
Palavras-chave: dc.subjectMechanical behavior-
Palavras-chave: dc.subjectP-3B flexure test-
Palavras-chave: dc.subjectNumerical simulation-
Palavras-chave: dc.subjectFinite Element Method (MEF)-
Título: dc.titleCaracterização mecânica e análise de tensões em sistemas cerâmicos de próteses dentárias utilizando o método de elementos finitos-
Tipo de arquivo: dc.typeTese-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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