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하악골의 부위별 충격시 발생되는 응력에 대한 유한 요소법적 연구
STRESS ANALYSIS OF A HUMAN MANDIBLE UNDER VARIOUS LOADS USING FINITE ELEMENT METHOD

치과방사선 1992년 22권 1호 p.7 ~ 27

김성래, 박덕영,

소속 상세정보

김성래 ( ) - 서울대학교 치과대학 치과방사선학교실
박덕영 ( ) - 서울대학교 치과대학 치과방사선학교실

KMID : 0378219920220010007

Abstract

본 연구는 하악골에 외력이 가해졌을 때 그 힘이 전달 분포되는 양상을 연구하기 위해 유
한요소법에 의해 하악골을 수치모델화하고 개구상태와 폐구상태의 각 하중조건에 대한 응력
해석을 실시하여 파괴에 대한 취약부위를 판단할 수 있었으며, 이에 의한 파괴작용하중을
예측할 수 있었다. 이의 분석 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 개구상태에서 외부하중이 작용될 때는 과두돌기 부위에서 최대응력이 발생하였고, 편측
하중이 작용되는 경우는 하중작용 측 과두돌기에서 최대응력이 발생되하였다.
2. 폐구상태에서 하악골 정중부와 하악체에 하중이 작용될 때는 하중작용부위에 최대응력
이 발생하였고, 하악각과 하악지에 하중이 작용될 경우는 과두돌기 경부에 최대응력이 발생
하였다.
3. Von-Mises 항복 조건식에 따라 예상파괴하중을 구한 결과, 폐구상태에 비해 개구상태
가 작은 하중하에서 파괴가 발생되었으며, 예상파괴 하중의 크기는 하중의 방향이 하악하연
평면에 평행일 경우가 45。의 각도를 이루는 경우보다 작았다.
4. 작용하중의 위치에 따른 예상파괴하중의 크기는 폐구상태에서는 하악각, 하악지, 하악
체, 하악골 정중부의 순서로 점증되었고, 개구상태에서는 하악골 정중부, 하악체, 하악각, 하
악지의 순서로 증가되었다.
5. 유한요소해석에 의한 Von-Mises 응력집중 부위는 임상 증례에서 나타난 파괴확률이
높은 부위와 일치하였다.
#초록#
The stress distributions on a human mandible for 18 load cases under two different
boundary conditions (mouth open and closed), using the three dimensional finite element
modeling were studied. Also, the expected fracture loads for each load cases were
calculated by using the Von-Mises yield criterion. The model of a mandible with all
teeth was composed of 2402 hexahedron elements and 3698 nodes. CAD techniques were
used to analyze the 3-dimensional results.
The conclusions of this study were as follows:
1. In the mouth open state, the maximum stress occured at the condyle neck; when
the lateral load was exerted, the maximum stress occured at the load side condyle.
2. In the mouth closed state, when the loads were exerted on the mandibular body
and chin, the maximum stress occured at the loaded area, and when the loads were
exerted on the angle and ramus, the maximum stress occured at the condyle neck.
3. The expected fracture loads in each load case were calculated using the Von-Mises
yield criterion, and it was confirmed that the mandible in the mouth open state was
more easily fractured than that in the mouth closed state, and the expected fracture
loads are lesser in the cases that load direction is parallel at mandibular plane than 45
。.
4. The magnitudes of the expected fracture loads increased in the order of angle,
ramus, body and chin in case of the mouth closed state, while chin, body, angle and
ramps in case of the mouth open state.
5. The Von-Mises stress concentration regions analyzed by F.E.M. corresponded well
with the results of clinical studies.