بررسي مقايسه‌اي نيروي اصطكاك در محل تماس بين سيم و شيار براكت ارتودنسي به روش اجزاي محدود

Comparison of Friction Force at Contact Surfaces between the Arch Wire and the Slot of Orthodontic Bracket: a Finite Element Method

ب‍ه دليل‌ پ‍ي‍چ‍ي‍دگ‍ي‌ ه‍ا و ع‍وام‍ل‌ م‍خ‍ت‍ل‍ف‍ي‌ ك‍ه‌ بر ارتودنسي م‍وث‍ر ه‍س‍ت‍ن‍د، م‍ت‍خ‍ص‍ص‍ان‌ ارت‍ودن‍س‍ي‌ در صدد م‍طال‍ع‍ه‌ م‍ك‍اني‍زم‌ ح‍رك‍ت‌ دن‍دان‌ از ق‍ب‍ي‍ل‌ ت‍ع‍ي‍ي‍ن‌ راب‍طه‌ ب‍ي‍ن‌ ان‍دازه‌ ن‍ي‍روي‌ اع‍م‍ال‍ي‌ و ن‍رخ‌ ح‍رك‍ت‌ دن‍دان‌ در ارتودن‍س‍ي‌ ه‍س‍ت‍ن‍د. در اين ميان وجود نيروي اصطكاك با مقدار نامعين در محل تماس درمان ارتودنسي را غير قابل پيش‌بيني مي‌كند. در اين تحقيق براكت استاندارد با مدل هاي براكت طراحي شده بر اساس گرد كردن لبه هاي خروجي سيم از شيار براكت، با توجه به زواياي موجود در شيار براكت، با دو نوع سيم ارتودنسي با مقطع مستطيل شكل و دايره‌اي مدل‌سازي شدند و اثر هندسه‌هاي مختلف بر توزيع تنش و نيروي اصطكاك با استفاده از روش اجزاي محدود بررسي شده است. نتايج نشان داد در براكت‌هايي كه داراي انحناي بيشتر در باله هستند، شدت توزيع تنش در محل تماس سيم و براكت در مقايسه با براكت استاندارد كاهش يافته است. همچنين نتايج نشان داد كه با افزايش انحناي باله مقدار اصطكاك در براكت با باله استوانه اي در مقايسه با براكت استاندارد كاهش قابل توجه دارد و در مقايسه با براكت هاي داراي انحنا، كمتر است. بررسي نتايج تفاوت اصطكاك در دو نوع سيم با مقطع گرد و مستطيلي، كاهش اصطكاك را در سيم مقطع دايره اي در مقايسه با سيم مقطع مستطيلي نشان داد و مطالعات قبلي را تاييد كرد. در نهايت با توجه به كاهش اصطكاك در براكت هايي با باله داراي انحناي بيشتر، طراحي اين نوع براكت و استفاده از آن بمنظور كاهش اصطكاك مناسب به نظر مي رسد.

Orthodontic specialists interest in study of tooth movement mechanic, such as the relationship between applied force and the rate of tooth movement in orthodontic treatment. It is because of the complexity and variety of factors that can affect orthodontic treatment. The friction force at the contact surfaces with an undetermined magnitude, makes the orthodontic treatment unpredictable. In this study, friction coefficient and forces were investigated in new designed bracket that had beveled edge which has been modeled based on standard bracket. Torque, tip and angulations angles of the brackets slot are designed. Arch wires were modeled by two rectangular and circular cross-sections and the effect of geometry on the stress distribution and the friction force was investigated using Finite Element Method (FEM). The results have showed that the stress concentration generated in the bracket which has been the most curvature, decreased compared to the standard bracket at the contact wire and bracket braces. In addition, results have showed that friction in the beveled edge bracket was significantly decline compared to the standard bracket and also are less than the type with minor curvature. Results of investigation of friction between the two types of round and square wire, have revealed that the round wire has lower friction and confirmed previous studies. Finally, due to the reduced friction in the brackets which have been the most curvature, this type of design is appropriate to decrease friction force.