Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Edson Cocchieri Botelho / Banca: Antonio Carlos Ancelotti Filho / Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo analítico e numérico a respeito das tensões superficiais entre dois elementos. Quando uma força externa é aplicada a dois corpos em contato, verifica-se a existência de uma pequena deformação entre os elementos, causando um achatamento no plano de contato e criando uma zona de altas tensões de formato elíptico. Com a repetição cíclica destes carregamentos, pode ocorrer a perda progressiva de material superficial dos elementos envolvidos. De forma a investigar este fenômeno, esta dissertação realizou a análise detalhada de dois casos específicos encontrados na mecânica: o contato existente entra a esfera e a pista interna de um rolamento (contato esfera/plano), e o contato entre uma roda e um trilho ferroviário (contato cilindro/plano). Este estudo é essencial para a compreensão de como a aplicação de um carregamento externo pode influenciarna superfície de dois elementos. A análise foi realizada através de duas abordagens: uma analítica, através das equações oriundas da Teoria de Hertz, e outra numérica, através de programas computacionais de elementos finitos. Com os resultados verificados, foi feito uma série de gráficos que ilustram o comportamento das tensões ao longo dos eixos, além da análise da área afetada pela ação das tensões superficiais. Por fim, verificou-se a existência de tensões normais compressivas máximas encontradas no plano de contato entre os elementos, sendo a maior tensão localizada na direção do eixo de aplicação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: An analytical and numerical study regarding contact stresses between two elements is presented in this work. When an external force is applied to two bodies in contact, a small deformation between the elements appears, flattening the contact plane and creating high elliptical stresses. The cyclical repetition of these stresses can cause the progressive loss of surface material from the bodies. To verify this phenomenon, this work developed a detailed analysis of two specific cases found in many mechanical applications: the contact between a sphere and an inner ring of a bearing (sphere/plane contact) and the contact between a wheel and a rail track (cylinder/plane contact). This study is essential to the understanding of the influence in the surface of these two elements caused by an external load. The analysis was performed using two different approaches: one analytical, using Hertz equations, and one numerical, using computational simulations and finite element software. After the results were validated, a number of graphics were developed using the Hertz Equations for contact stresses to illustrate how the stresses behave along the axis, as well as the analysis of the area affected by the contact stresses. It was found that the maximum compressive stresses are located at the contact plane between the bodies, and the highest stress is found along the axis where the load was applied. When the depth is increased, all normal stresses tend to decrease until they became null. At... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Edson Antônio Capello Sousa / Coorientador: Rodrigo Ricci Vivan / Banca: Cesar Renato Foschini / Banca: José Henrique Rubo / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: Murilo Piori Alcalde / Resumo: Atualmente a área da endodontia vem apresentando um grande numera de pesquisa com o objetivo de encontrar métodos de preparo do canal radicular, que submetam a raiz do dente a menores esforços, e que permitam manter uma maior estrutura dentária, para evitar fraturas na raiz. Observando os trabalhos existentes é possível ver que eles focam no comportamento mecânico de cada instrumento ou nas tensões desenvolvidas na raiz após o preparo biomecânico, mas não as tensões desenvolvidas durante o tratamento endodôntico. Considerando esta área de pesquisa com ausência de trabalhos é que a pesquisa em questão foi realizada. O objetivo deste trabalho foi elaborar um modelo computacional tridimensional em elementos finitos para estudar o comportamento (interação) do instrumento e canal radicular durante o tratamento endodôntico. A modelagem tridimensional do instrumento e do canal foi elaborada a partir de imagens obtida por microtomografia computadorizada (CT) e o uso de software CAD. Para a construção do modelo em Elementos Finitos foi utilizado o software ANSYS. A validação do modelo foi realizada comparando os resultados obtidos através do Método de Elementos Finitos (MEF), com resultados de dados experimentais. A comparação dos resultados experimentais e numéricos mostrou que: o método de reconstrução da geometria foi muito eficaz; o modelo em MEF mostrou a mesma resposta que o método experimental; e a utilização deste modelo numérico, além de permitir o estudo das tensões desenvo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, the area of endodontics has been presenting a large number of research aiming to find methods of root canal preparation, which subject the root of the tooth to lower efforts, and that allow maintaining a larger tooth structure to avoid root fractures. Looking at the existing works it is possible to see that they focus on the mechanical behavior of each instrument or on the stress which was developed in the root after biomechanical preparation, but not the stress developed during endodontic treatment. The research was performed considering this area of research. The objective of this work was to organize a three - dimensional finite element computational model to study the behavior (interaction) of the instrument and root canal during endodontic treatment. The three-dimensional modeling of the instrument and the canal were made based on computed We have used the construction of the Finite Element model, the ANSYS software. Model validation was performed by comparing the results obtained through the Finite Element Method (FEM) with results from experimental data. Numerical results of the comparison of experimental: the geometry reconstruction method was very effective; the FEM model showed the same response as the experimental method; the use of this numerical model, besides allowing the study of the stress developed in the instrument and the root of the tooth separately, also allows the study of these stress developed in both systems during the endodontic preparation... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

In the current framework of Evolutionary Biology, Paleontology has an important role to play. The fossil record represents a fundamental aspect in studies on the evolution of morphology, since from its study it is possible to retrieve reliable data on many pertinent aspects, e.g., rates of evolution, the role of mass extinctions on species diversity, the polarity of character changes, and a glimpse into morphotypes that dont exist nowadays. At the same time, new tools and methods, such as computed tomography, digital reconstructions, and Finite-Element Analysis, known collectively as digital or virtual paleontology, have brought novel possibilities on how to formulate and answer paleontological questions. In this Thesis, I employ digital paleontological techniques to analyze the patterns of morphological evolution of the skull of turtles and, based on these data, I provided novel interpretations of the neuroanatomical and functional relations of specific cranial traits to the whole skull architecture. Organized in four chapters, an overview of the osteological, muscular, developmental, and functional evolution of the craniocervical system of turtles is provided. By applying computed tomography and other 3-D digital methods, I performed reconstructions of the jaw adductor musculature and the neuroanatomical structures of one of the earliest turtles, Proganochelys quenstedti, to investigate the early evolution of the adductor chamber and the sensorial anatomy in this taxon. A new extinct side-necked turtle species, Yuraramirim montealtensis, is described, and its brain, inner ear, and neurovascular system were reconstructed in order to provide an account of the paleoneuroanatomy in one of the major turtle groups, the pleurodires. For the last chapter, I performed Finite-Element Analyses based on 3-D digital models of a series of extinct and extant taxa, together with hypothetical simulated morphotypes, to analyze the relation between muscle stress distribution patterns and skull architecture in the group. A scenario of progressive correlation between neck and skull morphological modifications is presented, which may be related to the great diversification of turtles during the Jurassic / No estado atual da Biologia Evolutiva, a Paleontologia possui um importante papel. O registro fossilífero representa um aspecto fundamenteal em estudos da evolução da morfologia, uma vez que, por meio de seu estudo, é possível recuperar dados confiáveis acerca de muitos importantes aspectos, e.g., taxas de evolução, o papel das extinções em massa na diversidade de espécies, a polaridade de mudanças de caracteres e um vislumbre de morfótipos que não mais existem atualmente. Ao mesmo tempo, novas ferramentas e métodos, como tomografia computadorizada, reconstruções digitais e análises de elementos finitos, conhecidos coletivamente como paleontologia digital ou virtual, trouxeram novas possibilidades acerca de como formular e responder perguntas paleontológicas. Nesta Tese, eu utilizo técnicas da paleontologia digital para analizar os padrões de evolução morfológica do crânio das tartarugas e, com base nestes dados, forneço novas interpretações sobre as relações neuroanatômicas e funcionais de características cranianas específicas para com a arquitetura craniana como um todo. Organizada em quatro capítulos, uma visão geral sobre a evolução osteológica, muscular, ontogenética e funcional do sistema craniocervical das tartarugas é apresentada. Aplicando tomografia computadorizada e outros métodos digitais 3-D, realizei reconstruções da musculature adutora da mandíbula e de estruturas neuroanatômicas de uma das mais antigas tartarugas, Proganochelys quenstedti, para investigar a evolução inicial da câmara adutora e anatomia sensorial neste táxon. Uma nova espécie de tartaruga pleurodira, Yuraramirim montealtensis, é descrita, e seu cérebro, ouvido interno e sistema neurovascular foram reconstruídos fornecendo informações sobre a paleoneuroanatomia em um dos principais grupos de tartarugas, Pleurodira. No último capítulo, foram conduzidas análises de elementos finitos baseadas em modelos digitais 3-D de uma série de táxons extintos e viventes, além de morfótipos hipotéticos simulados, para analizar a relação entre padrões de distribuição de estresse gerados por contração muscular e arquitetura craniana no grupo. Um cenário de correlação progressiva entre modificações morfológicas no pescoço e no crânio é apresentado, que pode estar relacionado à grande diversificação das tartarugas durante o Jurássico

A reabsorção óssea mandibular severa é um problema, muitas vezes difícil de ser sanado, devido a largura e altura insuficientes de tecido ósseo, tornando impossível o emprego de implantes convencionais sem realizar qualquer tipo de procedimento para aumento ósseo. Várias técnicas para aumento de rebordo alveolar são empregadas, contudo podem apresentar alguns inconvenientes que dificultam o tratamento. Outra alternativa é a utilização de implantes curtos, mas a disponibilidade óssea pode limitar a utilização dos desenhos convencionais atuais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar pelo método dos elementos finitos a distribuição de cargas em planejamentos com desenho experimental de implantes, em titânio e zircônia, posicionados na região pré foramen mental em mandíbulas com reabsorção severa e diferentes espessuras de cortical externa (1 e 2mm) e próteses totais fixas implantossuportadas. A mandíbula reabsorvida foi modelada com 12mm de altura, considerando o osso trabecular circundado por 2 mm de osso cortical e 1mm de cortical externa. Posteriormente, foi modelado um implante com geometria prismática e posicionado ao nível do osso, um em cada lado, na região interforaminal. Inicialmente, foi realizado um teste preliminar, simulando aplicação de forças axiais e oblíquas com diferentes direções em implantes de titânio e zircônia e osso cortical com 1mm e 2mm de espessura. Após adequação da geometria do implante, foram realizadas as simulações com as próteses confeccionadas em resina acrílica termopolimerizada apoiadas em uma barra com liga à base de Co-Cr. Foi empregada uma carga resultante dos quatro músculos principais da mastigação. Os implantes e pilares de titânio, e a barra protética foram analisados com tensão equivalente Von Mises, enquanto as tensões perimplantares no osso cortical, na região apical do osso trabecular e nos pilares e implantes de zircônia foram analisadas por tensões máximas e mínimas principais. O deslocamento foi fixado em valores mínimo e máximo para comparação do grau de movimentação entre os modelos. A análise foi realizada por meio da visualização gráfica do mapa de cores. O modelo de titânio com 1 mm de espessura de osso cortical apresentou o menor valor (13,27 MPa) de tensão máxima principal no osso, seguido pelo de 2mm (16,22 MPa) e pelos de zircônia de 1mm (16,94 MPa) e 2mm (18,43 MPa). Já os menores valores de tensão mínima foram evidenciados nos modelos com 1mm de osso cortical de titânio (-28,94 MPa) e zircônia (-33,30 MPa). Modelos com implantes de titânio e zircônia apresentaram valores iguais de deslocamento nas espessuras de 1mm (0,15mm) e 2mm (0,19mm). Pelos valores apresentados conclui-se que todos estão dentro nos limiares fisiológicos, com os implantes de titânio propiciando os menores valores de tensão. / Severe mandibular bone resorption is a problem, often difficult to be treated due insufficient width and height of bone tissue, making it impossible to use conventional implants without performing any procedure for bone augmentation. Several techniques for alveolar ridge augmentation are employed, but may present some drawbacks that hinder the treatment. Another alternative is the use of short implants, but the available bone can limit the use of current conventional designs. Thus, the aim of this study was to evaluate through finite element method the load distribution in plannings with an experimental design of implants, in titanium and zirconia, located in the pre-mental foramen region in mandibles with severe resorption and different external cortical thickness (1 and 2 mm) and complete implant-supported fixed dentures. The resorbed jaw was modeled with 12mm in height, considering the trabecular bone surrounded by an external cortical bone of 2 and 1mm. Subsequently, was modeled an implant with prismatic geometry and located at bone level, one on each side, between the mental foramen region. Initially, a preliminary test was performed simulating the application of axial and oblique forces with different directions over titanium and zirconia implants and with cortical bone thickness of 1mm and 2mm. After adjustment of implant geometry, analyses with prostheses made of heat-polymerized acrylic resin and supported on a Co-Cr framework were performed. It was employed a resultant load of the main four chewing muscles. The titanium implants and abutments and framework were analyzed through equivalent Von Mises stresses, while the stresses in the periimplant cortical bone, at apical region of the trabecular bone and the zirconia implants and abutments were analyzed through maximum and minimum principal stresses. Total deformation was set at minimum and maximum values to compare the degree of movement between the models. The analysis was performed through the graphical visualization of the color map. The model in titanium with 1mm-thick of cortical bone showed the lowest maximum principal stress value (13.27 MPa) at bone, followed by the 2mm-thickness (16.22 MPa) and the zirconia of 1 mm (16.94 MPa) and 2 mm (18.43 MPa). The lowest minimum stress values were observed in models with 1 mm of cortical bone in titanium (-28.94 MPa) and zirconia implants (- 33.30 MPa). Models with titanium and zirconia implants had equal total deformation values in thicknesses of 1mm (0.15 mm) and 2 mm (0.19 mm). By the observed values it may conclude that all models were within the physiological limits, with titanium implants providing the lowest stress values.

A reabsorção óssea mandibular severa é um problema, muitas vezes difícil de ser sanado, devido a largura e altura insuficientes de tecido ósseo, tornando impossível o emprego de implantes convencionais sem realizar qualquer tipo de procedimento para aumento ósseo. Várias técnicas para aumento de rebordo alveolar são empregadas, contudo podem apresentar alguns inconvenientes que dificultam o tratamento. Outra alternativa é a utilização de implantes curtos, mas a disponibilidade óssea pode limitar a utilização dos desenhos convencionais atuais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar pelo método dos elementos finitos a distribuição de cargas em planejamentos com desenho experimental de implantes, em titânio e zircônia, posicionados na região pré foramen mental em mandíbulas com reabsorção severa e diferentes espessuras de cortical externa (1 e 2mm) e próteses totais fixas implantossuportadas. A mandíbula reabsorvida foi modelada com 12mm de altura, considerando o osso trabecular circundado por 2 mm de osso cortical e 1mm de cortical externa. Posteriormente, foi modelado um implante com geometria prismática e posicionado ao nível do osso, um em cada lado, na região interforaminal. Inicialmente, foi realizado um teste preliminar, simulando aplicação de forças axiais e oblíquas com diferentes direções em implantes de titânio e zircônia e osso cortical com 1mm e 2mm de espessura. Após adequação da geometria do implante, foram realizadas as simulações com as próteses confeccionadas em resina acrílica termopolimerizada apoiadas em uma barra com liga à base de Co-Cr. Foi empregada uma carga resultante dos quatro músculos principais da mastigação. Os implantes e pilares de titânio, e a barra protética foram analisados com tensão equivalente Von Mises, enquanto as tensões perimplantares no osso cortical, na região apical do osso trabecular e nos pilares e implantes de zircônia foram analisadas por tensões máximas e mínimas principais. O deslocamento foi fixado em valores mínimo e máximo para comparação do grau de movimentação entre os modelos. A análise foi realizada por meio da visualização gráfica do mapa de cores. O modelo de titânio com 1 mm de espessura de osso cortical apresentou o menor valor (13,27 MPa) de tensão máxima principal no osso, seguido pelo de 2mm (16,22 MPa) e pelos de zircônia de 1mm (16,94 MPa) e 2mm (18,43 MPa). Já os menores valores de tensão mínima foram evidenciados nos modelos com 1mm de osso cortical de titânio (-28,94 MPa) e zircônia (-33,30 MPa). Modelos com implantes de titânio e zircônia apresentaram valores iguais de deslocamento nas espessuras de 1mm (0,15mm) e 2mm (0,19mm). Pelos valores apresentados conclui-se que todos estão dentro nos limiares fisiológicos, com os implantes de titânio propiciando os menores valores de tensão. / Severe mandibular bone resorption is a problem, often difficult to be treated due insufficient width and height of bone tissue, making it impossible to use conventional implants without performing any procedure for bone augmentation. Several techniques for alveolar ridge augmentation are employed, but may present some drawbacks that hinder the treatment. Another alternative is the use of short implants, but the available bone can limit the use of current conventional designs. Thus, the aim of this study was to evaluate through finite element method the load distribution in plannings with an experimental design of implants, in titanium and zirconia, located in the pre-mental foramen region in mandibles with severe resorption and different external cortical thickness (1 and 2 mm) and complete implant-supported fixed dentures. The resorbed jaw was modeled with 12mm in height, considering the trabecular bone surrounded by an external cortical bone of 2 and 1mm. Subsequently, was modeled an implant with prismatic geometry and located at bone level, one on each side, between the mental foramen region. Initially, a preliminary test was performed simulating the application of axial and oblique forces with different directions over titanium and zirconia implants and with cortical bone thickness of 1mm and 2mm. After adjustment of implant geometry, analyses with prostheses made of heat-polymerized acrylic resin and supported on a Co-Cr framework were performed. It was employed a resultant load of the main four chewing muscles. The titanium implants and abutments and framework were analyzed through equivalent Von Mises stresses, while the stresses in the periimplant cortical bone, at apical region of the trabecular bone and the zirconia implants and abutments were analyzed through maximum and minimum principal stresses. Total deformation was set at minimum and maximum values to compare the degree of movement between the models. The analysis was performed through the graphical visualization of the color map. The model in titanium with 1mm-thick of cortical bone showed the lowest maximum principal stress value (13.27 MPa) at bone, followed by the 2mm-thickness (16.22 MPa) and the zirconia of 1 mm (16.94 MPa) and 2 mm (18.43 MPa). The lowest minimum stress values were observed in models with 1 mm of cortical bone in titanium (-28.94 MPa) and zirconia implants (- 33.30 MPa). Models with titanium and zirconia implants had equal total deformation values in thicknesses of 1mm (0.15 mm) and 2 mm (0.19 mm). By the observed values it may conclude that all models were within the physiological limits, with titanium implants providing the lowest stress values.

Elementos dentais endodonticamente tratados geralmente necessitam de retentores intrarradiculares para prover retenção e suporte ao processo restaurador. O objetivo deste estudo foi comparar a eficiência na distribuição de tensões de diferentes modelos de retentores intrarradiculares, através do método dos elementos finitos. Um modelo tridimensional de elementos finitos foi desenvolvido para representar um incisivo central superior endodonticamente tratado e restaurado com uma coroa total cerâmica, e quatro tipos diferentes de pinos pré-fabricados (dois convencionais, e dois modelos customizados) foram inseridos sob esse modelo e comparados quanto à distribuição das tensões às quais foram submetidos. Os quatro pinos diferem em formato e material de composição. O primeiro é um pino pré-fabricado metálico customizado referente à uma patente, com porção coronária anatômica (com curvaturas e formatos semelhantes à coroa anatômica) e flange rosqueável. O segundo pino pré-fabricado é semelhante em formato ao primeiro pino, mas será composto por fibra de vidro. O terceiro é um pino metálico pré-fabricado convencional, sem presença de flange. O quarto pino é semelhante ao terceiro pino em formato, mas será composto por fibra de vidro. Foi aplicada sobre os modelos uma mesma força estática média de 100 N com uma angulação de 135 graus ao longo eixo do dente no centro da face palatina do modelo, com o objetivo de simular a carga mastigatória e obter a distribuição das tensões. A avaliação apresentou os resultados considerando os critérios de Von Mises e tensões máximas principais. Os resultados mostraram que os pinos metálicos customizados resultaram em menores tensões à dentina e à estrutura coronária quando comparados aos pinos convencionais, e que ambos os pinos metálicos apresentaram menores tensões à estrutura coronária se comparados aos pinos em fibra de vidro. Em relação à estrutura dentinária, os pinos metálicos e os pinos em fibra de vidro apresentaram resultados semelhantes quanto à distribuição de tensões. Os modelos em fibra de vidro apresentaram resultados semelhantes em ambas as avaliações. Conclui-se que os modelos customizados foram superiores aos convencionais quando compostos pela liga metálica, mas semelhantes quando compostos por fibra de vidro. / Endodontically treated teeth commonly require a post to provide retention and support to the restorative process. The aim of this study was to compare the efficiency of the distribution stresses of different models of posts through the finite element method. A three-dimensional finite element model was developed to represent an endodontically treated maxillary central incisor restored with a ceramic crown, and four different types of prefabricated posts (two conventional and two customized models) have been inserted in that model and compared regarding the distribution of the stresses to which they were subjected. The four posts differ in size and material composition. The first is a custom metal prefabricated post relating to a patent, with anatomical coronal portion (with curvatures and format similar to the anatomical crown) and threaded flange. The second prefabricated post is similar in format to the first post, but is composed of fiberglass. The third is a conventional prefabricated metal post without the flange. The fourth post is similar to the third in format, but is composed of fiberglass. It was applied on the models the same average static occlusal force of 100N with an angle of 135 degrees to the tooth long axis in the palatal surface of the crown, with an objective of simulate the masticatory load and obtain the stress distribution. The evaluation presented the results considering the Von Mises and Maximum principal stress criteria. The results showed that the customized metal posts resulted in lower stresses to dentin and coronal tooth structure when compared to conventional posts, and both metallic posts had lower stresses in the coronal portion structure compared to glass fiber posts. Regarding the dentinal structure, metal posts and fiberglass posts showed similar results of stresses. The fiberglass models showed similar results in both evaluations. We conclude that the custom models were superior to conventional posts when composed by metal, but similar when composed of fiberglass.

A Análise de Elementos Finitos (AEF) vem sendo utilizada em diversos trabalhos na Odontologia, pois possibilita que o estudo in vitro simule uma situação clínica real. Neste estudo utilizou-se a Análise de Elementos Finitos para avaliar as tensões geradas por prótese total obturadora maxilar Classe II de Okay retida por implantes e utilizando os sistemas de retenção O\'ring e magneto. Avaliaram-se as tensões geradas no tecido ósseo, gengivo-mucoso e barras metálicas após a aplicação de cargas nas mesas oclusal e incisal. A Análise de Elementos Finitos foi realizada empregando-se um modelo digital desenvolvido a partir de uma tomografia computadorizada de um indivíduo edentado adulto, onde se simulou uma perda óssea condizente com uma maxilectomia, simulando a Classe II de Okay. Foram posicionados quatro implantes na maxila, na região de incisivo lateral, canino, segundo pré-molar e primeiro molar esquerdos, todos unidos por barra metálica onde se instalaram os sistemas de retenção escolhidos para esse estudo. Utilizou-se o programa Rhinoceros® versão 5.0 para gerar o modelo BioCAD 3D, onde foram incorporados os modelos CAD dos implantes, UCLAS e dos sistemas de retenção, obtendo-se dois modelos, Modelo 1, O\'ring e Modelo 2, magneto. A malha de elementos finitos foi gerada pelo programa Ansys® e nela foi aplicada uma força de 80 N na plataforma oclusal e 35 N na plataforma incisal, simultaneamente. Foi realizada uma análise qualitativa, correspondente à escala de tensão máxima principal e os valores quantitativos expressos em MPa. O deslocamento da prótese obturadora, no sentido da região sem suporte ósseo, foi maior no Modelo 1, O\'ring. A mucosa de revestimento, o osso cortical e o osso medular sofreram tensões de tração e compressão que variaram de acordo com o sistema de retenção utilizado, sendo que o Modelo 2, magnetos, transferiu mais tensões para essas estruturas. O Modelo 2, magnetos, apresentou tensões na região cervical de três implantes, enquanto o Modelo 1, O\'ring, apresentou somente em um implante. A barra metálica com retenções do tipo magneto sofreu tensões equivalentes de von Mises com valores semelhantes a barra metálica com O\'ring, no entanto a área envolvida foi maior em abrangência. Baseando-se nos resultados apresentados neste estudo, a utilização de ambos sistemas de retenção é indicada para reabilitação com próteses obturadoras implantorretidas, no entanto o modelo que utilizou retenção com O\'ring, apresentou comportamento biomecânico mais favorável para esse tipo de reabilitação. / The Finite Elements Analysis (FEA) has been used in several studies in Dentistry, as it allows that an in vitro study simulates a clinical scenario. In this study the Finite Element Analysis was used to evaluate the bone stress generated by an Okay Class II obturator implant retained prosthesis having Ball/O\'ring and magnetic attachment. The tensions generated over bone, soft tissue and metallic bars were evaluated after applied loads which simulated the masticatory activity. The Finite Elements Analysis, were done utilizing a digital model developed from a computer tomography of an adult subject, where it was simulated a bone loss in accordance with a maxillectomy, simulating an Okay Class II. Four implants were set in the left maxilla, on the lateral incisor, canine, second premolar and first molar, all linked by a metallic bar where the retention system chosen for this study was installed. The Rhinoceros® program, version 5.0 was used to generate the BioCAD 3D model, where the implant CAD models, UCLAS and retention systems were incorporated, obtaining two models, Model 1, Ball/O\'ring and Model 2, magnetic attachment. The finite elements mesh was generated by Ansys® program and an 80 N force was applied over it on the occlusal platform and 35 N on the incisal platform. A qualitative analysis was performed, corresponding to the maximum main stress and the quantitative values expressed on MPa. The obturator prosthesis movement in the direction of the area without the bone support was greater on the Model 1, O´Ring. The soft tissue, the cortical and medullar bones suffered compression and tensions which variated according with the retention system used, the Model 2, magnetic attachment, was the one transferring more stress to these structures. The Model 2, magnetic attachment, presented tensions on the cervical region at 03 implants, while the Model 1, Ball/O\'ring, presented only at one implant. The metallic bar with magnetic attachment suffered von Mises equivalent tensions with similar values to the metallic bar with Ball/O\'ring, however it covered a greater area. Based on the results obtained in this study, the use of both retention systems is indicated in the rehabilitation with implant retained obturator prosthesis, though the Model 1, Ball/O\'ring, presented a biomechanical behavior more suitable to this type of rehabilitation.

A reabilitação da região anterior com próteses sobre implantes é um procedimento complexo pela quantidade de fatores que devem ser controlados. Nos casos em que o paciente apresenta estruturas anatômicas ou deficiências ósseas na região da prémaxila, que impeçam o ideal posicionamento de todos os implantes possíveis, o clínico deverá escolher entre um planejamento com prótese em cantilever ou fixa convencional. O sucesso clínico de reabilitação com implantes está relacionado, principalmente, pelo modo com que as tensões mecânicas são transferidas do implante para o osso circundante, sem gerar tensões que possam colocar em risco a longevidade dos implantes e próteses. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar, por meio de análise de elementos finitos, a distribuição de cargas em planejamento com implantes na região anterior da maxila em diferentes posições (incisivo central e lateral), conexões (cone morse e hexágono externo), diâmetros (4mm e 3,75mm), comprimentos (8,5mm e 10mm) e material restaurador (metalocerâmica e resina acrílica). Um modelo de maxila foi obtida a partir de um banco de dados e transformada em um modelo tridimensional por meio do software Invesalius v.3.0. O modelo da maxila foi simplificado e considerada a espessura de 2mm de osso cortical. Os modelos dos implantes utilizados foram fornecidos pela empresa em formato virtual. Foram criados modelos de prótese em cantilever com implantes de 4mm de diâmetro na região dos incisivos centrais e prótese fixa convencional com implantes de 3,75mm de diâmetro na região dos incisivos laterais, ambos com conexões de hexágono externo e cone morse, com comprimentos de 8,5 e 10 mm e restaurações em resina acrílica e metalocerâmicas. Os modelos foram simulados aplicando uma carga oblíqua estática de 150 N em 45º em relação ao longo eixo do implante, distribuída no cíngulo dos quatro incisivos, sendo 37,5 N em cada elemento dental. Os implantes, componentes protéticos, copings e subestrutura metálica foram analisados com tensão equivalente Von Mises, porém as tensões perimplantares no osso cortical e na região apical do osso trabecular, foram analisadas por tensões máxima e mínima principais e deformações máxima e mínima principais. O deslocamento também foi considerado em ambos os tipos de restaurações e a análise geral foi feita em todos os modelos tanto qualitativa quanto quantitativamente. Na análise foi observado que a tensão máxima e mínima principal ocorreu sempre no osso cortical, identificando maiores valores na tensão por compressão. Além disso, o planejamento, seja prótese em cantilever ou fixa convencional, comprimento e sistema de conexão, influíram nas tensões do osso cortical, mas não nas deformações do trabecular. As variáveis que mostraram menores tensões principais na estrutura óssea perimplantar foram: prótese em cantilever, conexão cone morse, implantes com comprimento de 8,5mm e restaurações metalocerâmicas. Com relação à tensão equivalente Von Mises, a conexão cone morse apresentou concentração das tensões máximas na união entre o pescoço do implante e pilar, enquanto o hexágono externo concentrou as tensões na subestrutura metálica, plataforma do pilar e roscas do implante. Os modelos em resina acrílica exibiram os maiores valores de deslocamento. Finalmente, todos os modelos apresentaram valores de tensão e deformação dentro dos limites fisiológicos. / Anterior region rehabilitation thorugh implant-supported prosthesis is a complex procedure by the amount of critical factors that must be controlled. In some cases, when patient has bone defects or anatomic structures in the premaxilla, which avoid the ideal number of implant placement, the clinical must choose between a plan with cantilever or conventional fixed prosthesis. The clinical success with implant rehabilitation is mainly related to the way that mechanical stresses are transferred from the implant to surrounding bone without creating overload that will endanger the long life of implants and prostheses. The aim of this study was to assess through finite element analyses the load distribution in planning with implants located at maxilla anterior region with different positions (central and lateral incisor), connection (external hexagon and morse taper), diameter (4mm and 3.75mm), lengths (8.5mm and 10mm), and restorative material (metalloceramic and acrylic resin). A maxilla image was obtained from a database and converted into a three-dimensional model through InVesalius software v.3.0. The model was simplified and considered a cortical bone thickness of 2mm. Implant models were provided by the company in a virtual file. Models with 4mm in diameter cantilever prosthesis at the central incisor area and 3.75mm in diameter conventional fixed prosthesis at the lateral incisor were developed. Both kinds of models had external hexagon and morse taper connections, lengths of 8.5 and 10mm and metalloceramic and acrylic resin restorations. The models were loaded with 150 N at an angle of 45º to the long axis of implant, at the cingulum area and with a magnitude of the force applied on each unit of 37.5 N. Implants, abutments, copings and metallic substructures were analyzed through Von Mises equivalent stress. However, stresses of perimplantar bone, cortical and trabecular bone were analyzed through maximum and minimum principal stresses, and maximum and minimum principal strains. Also, total deformation was regarded in both kinds of restorations and a general analysis was performed on all models qualitatively and quantitatively. The analyses showed that maximum and minimum principal stresses were identified in all models on cortical bone, observing the higher compression stress values. Moreover, the planning, cantilever or conventional fixed prosthesis, length and connection system influenced the principal stresses on cortical bone but not the strains on trabecular bone. The factors that exhibited the lowest principals stresses in peri-implant bone structure were: cantilever prosthesis, morse taper connection, implant length of 8,5mm and metal-ceramic restoration. Regarding Von Mises equivalent stress, morse taper connection showed a maximum concentration stresses located in the joint between the implant neck and abutment, while external hexagon exhibited stress concentration in the metallic structure, abutment and implant screws. The models with acrylic resin restorations showed the highest total deformation. Finally, all stresses and strains observed were found within physiological limits.

O tratamento cirúrgico do câncer bucal pode resultar em graves seqüelas das estruturas anatômicas envolvidas na fisiologia da cavidade bucal. A extensão e a localização da ressecção cirúrgica, assim como a condição dental, são determinantes do planejamento da prótese obturadora. Este trabalho emprega a Análise de Elementos Finitos para o estudo do comportamento biomecânico de uma prótese obturadora maxilar Classe IV de Aramany, em um modelo digital desenvolvido a partir de uma TC de um indivíduo adulto. O modelo tridimensional desenvolvido no programa Rhinoceros® versão 3.0 foi utilizado para a geração da malha de elementos finitos no programa FEMAP/NASTRAN®. Uma força de 120 N foi aplicada nas plataformas oclusal e incisal, correspondentes aos dentes posteriores e anteriores da prótese obturadora, para observação das forças de tensão geradas no tecido ósseo maxilar. Os resultados são apresentados sob a forma de análise qualitativa, indicada pela escala de Tensão Máxima Principal, e análise quantitativa, representada por valores em Mega Pascal (MPa). Observou-se que o carregamento posterior provoca tensão de tração e tensão de compressão, independentemente da região óssea avaliada, induz a uma maior tensão de tração em todas as regiões ósseas observadas e a uma maior tensão de compressão na região média anterior do palato. O carregamento anterior gera tensão de tração em todas as regiões ósseas consideradas e acarreta maior tensão de tração do que tensão de compressão, independentemente da região óssea avaliada. Concluiu-se que ocorre uma tendência de rotação da prótese em direção à área de ressecção cirúrgica, tanto para o carregamento posterior como para o carregamento anterior. O nível das tensões de tração e de compressão observado neste estudo indica que o comportamento biomecânico da prótese obturadora maxilar Classe IV de Aramany encontra-se dentro dos limites fisiológicos do tecido ósseo maxilar. / The surgical treatment of oral cancer may result in severe sequel of the anatomical structures involved in oral physiology. The extension and location of surgical resection, as well as the dental condition, enjoin the prosthetic planning of the obturator prostheses. This study employs the finite elements analysis to evaluate the biomechanical behavior of Aramany Class IV obturator prostheses, in a digital model developed from a computerized tomography of an adult individual. A tridimensional model was constructed applying the software Rhinoceros® version 3.0 and then it was used to develop the finite element mesh in the software FEMAP/NASTRAN®. A 120 N load was applied to the occlusal and incisal surfaces correspondent to the prosthetic teeth. The qualitative analysis was based on Principal Maximum Tension Scale and the quantitative analysis was expressed in Mega Pascal values. Results demonstrated that the posterior load generates tensile and compression stress and a higher tension stress regardless of the osseous region, as well as a higher compression stress on the anterior medial area of residual palate. Anterior load provokes tensile stress in each of the osseous regions evaluated, in addition to a higher tensile then compression stresses, despite of the osseous region. Therefore, it was concluded that the prostheses tends to rotate towards surgical resection areas during posterior and anterior loading. The amount of tensile and compression stresses observed herein indicates that the biomechanical behavior of Aramany Class IV obturator prostheses is within the physiological limits of the maxillary osseous tissue.

Orientador: Julio Cesar Molina / Banca: Cristian Inácio de Campos / Banca: André Luis Christoforo / Resumo: O objetivo desta pesquisa consistiu na avaliação do modelo de cálculo proposto pela versão de revisão da Norma Brasileira de Estruturas de Madeira ABNT NBR 7190:2013 para avaliação do comportamento de elementos de MLC na flexão. Foram considerados elementos de MLC com dimensões padronizadas de 5 x 5 x 115 cm para realização dos ensaios experimentais de flexão, tendo-se em vista a da rigidez (EI) para posterior comparação com os resultados numéricos e teóricos. Foram avaliados, também neste caso, os modos de ruptura apresentados nos ensaios experimentais por cada sistema. Na confecção dos elementos de MLC foram utilizadas madeiras de reflorestamento de pinus e eucalipto da região de Itapeva - SP coladas com resina resorcinol formaldeído. Todas as lâminas de madeira passaram por processo de classificação mecânica e visual. As simulações numéricas foram realizadas no software ANSYS, que tem como base o método dos elementos finitos e estas serviram para a avaliação das distribuições das tensões nas regiões de interesse dos elementos de MLC. Os ensaios experimentais de flexão e de caracterização dos materiais foram no Laboratório de Propriedades dos Materiais da UNESP/Itapeva a partir da utilização da Máquina Universal de Ensaios EMIC com capacidade de 300 KN. Como resultado, observou-se que o modelo teórico proposto pela ABNT NBR 7190:2013 mostrou, para este trabalho, maior aproximação com os resultados experimentais e numéricos para as madeiras de pinus. Além disso, os modos de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this work was to evaluate the calculation model proposed by the revision version of the ABNT NBR 7190: 2013 Wood Structures Brazilian Standard to evaluate the behavior of Glued Laminated Timber in bending. Glulam elements with standard dimensions of 5 x 5 x 115 cm were considered to perform the experimental bending tests considering the stiffness (EI) for later comparison with numerical and theoretical results of EI. The failure modes presented in the experimental tests by each system were also evaluated. In the preparation of the glulam elements, pine and eucalyptus reforestation woods from the Itapeva - SP region were glued with resorcinol formaldehyde resin. All the wood layers were classified by mechanical and visual process. The numerical simulations were performed in the ANSYS software, which is based on the finite element method and these were used to evaluate the stress distributions in the areas of interest of the glulam elements. Experimental bending tests and material characterization tests were performed at the Materials Properties Laboratory of UNESP / Itapeva using the Universal Testing Machine - EMIC with a capacity of 300 KN. As a result, it was observed that the theoretical model proposed by ABNT NBR 7190: 2013 standard showed, for this work, greater approximation with the experimental and numerical results for pine woods. In addition, the failure modes obtained theoretically were verified for the experimental and numerical analyzes performed / Mestre