Abstract The three-dimensional finite element method was used to analyse the effect of changing the buccal tube baseplate shape on the stress magnitude and distribution at the interface between the buccal tube and the adhesive layer in a buccal tube-adhesive layer-tooth continuum under shear and tensile loads. A stress regression analysis was used to select the optimum mesh design and was verified by in vitro bond strength testing. This study involved buccal tubes with triangular mesh bases (100–400 µm mesh lengths, 100–200 µm mesh spacings, and 0, 45 and 90° angles) and a traditional quadrilateral mesh base. A finite element model of the buccal tube, adhesive layer and tooth were established. The stresses in the adhesive layer-buccal tube interface were recorded under mesial loads, distal loads, vertical loads and tensile loads. The average bond strength was measured by debonding the buccal tube with a universal testing machine and crosshead at a speed of 0.5 mm/min. Increasing the mesh length and mesh spacing decreased the von Mises stress and the first principal stress at the triangular mesh base-adhesive interface. Further analysis showed that the lowest stress and maximum mean bond strength were exhibited by the triangular mesh base (400 µm mesh length, 200 µm mesh spacing). Changes in the shape and size of the base grids affected the stress magnitude and distribution at the adhesive layer interface. The optimal triangular mesh base design in this study provides new ideas for clinical applications.

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新型颊管基网设计对胶层应力分布及粘结强度的影响分析

摘要 采用三维有限元方法分析了剪切作用下颊管-胶粘层-牙齿连续体中改变颊管底板形状对颊管与胶层界面应力大小及分布的影响。和拉伸载荷。应力回归分析用于选择最佳网格设计，并通过体外粘合强度测试进行验证。该研究涉及具有三角形网孔底座（100-400 µm 网孔长度、100-200 µm 网孔间距以及 0、45 和 90° 角）和传统四边形网孔底座的颊管。建立了颊管、粘接层和牙齿的有限元模型。在近中载荷、远中载荷、垂直载荷和拉伸载荷下记录粘合剂层-颊管界面中的应力。通过使用万能试验机和十字头以 0.5 毫米/分钟的速度使颊管脱粘来测量平均粘合强度。增加网格长度和网格间距会降低三角形网格基底 - 粘合剂界面处的 von Mises 应力和第一主应力。进一步的分析表明，三角形网格基底（400 µm 网格长度，200 µm 网格间距）表现出最低的应力和最大的平均粘合强度。基础网格形状和尺寸的变化影响了粘合剂层界面处的应力大小和分布。本研究中优化的三角形网格底座设计为临床应用提供了新的思路。增加网格长度和网格间距会降低三角形网格基底 - 粘合剂界面处的 von Mises 应力和第一主应力。进一步的分析表明，三角形网格基底（400 µm 网格长度，200 µm 网格间距）表现出最低应力和最大平均粘合强度。基础网格形状和尺寸的变化影响了粘合剂层界面处的应力大小和分布。本研究中优化的三角形网格底座设计为临床应用提供了新的思路。增加网格长度和网格间距会降低三角形网格基底 - 粘合剂界面处的 von Mises 应力和第一主应力。进一步的分析表明，三角形网格基底（400 µm 网格长度，200 µm 网格间距）表现出最低的应力和最大的平均粘合强度。基础网格形状和尺寸的变化影响了粘合剂层界面处的应力大小和分布。本研究中优化的三角形网格底座设计为临床应用提供了新的思路。基础网格形状和尺寸的变化影响了粘合剂层界面处的应力大小和分布。本研究中优化的三角形网格底座设计为临床应用提供了新的思路。基础网格形状和尺寸的变化影响了粘合剂层界面处的应力大小和分布。本研究中优化的三角形网格底座设计为临床应用提供了新的思路。