Resumo: Associação das próteses parciais removíveis de extremidade livre com os implantes osseointegrados é, ainda, uma opção de tratamento pouco explorada na Odontologia reabilitadora moderna. Por isso, o objetivo deste estudo é avaliar, utilizando o método dos elementos finitos bidimensional, a distribuição de tensão e o deslocamento nas estruturas de suporte da prótese parcial removível de extremidade livre (PPREL) associada a um implante osseointegrado de 10,0 x 3,75 mm com sistema ERA de retenção, em diferentes formatos de rebordo alveolar. Para tanto, foram criados oito modelos, os quais, em corte sagital, representam: Modelo A (MA) - uma hemiarcada com rebordo horizontal, sem suporte posterior, com a presença do dente 33 e de uma PPREL convencional, com apoio metálico na incisal do dente 33, em substituição aos dentes 34, 35, 36 e 37; Modelo B (MB) - semelhante ao MA, diferenciando-se deste pela presença de um implante de 3,75 x 10,00 mm com sistema ERA de retenção associado, na região posterior da base da PPREL; Modelo C (MC) - semelhante ao MA, entretanto o rebordo distal apresenta uma conformação ascendente distal; Modelo D (MD) - semelhante ao MC, diferenciando-se deste pela presença do implante com sistema de retenção associado; Modelo E (ME) - semelhante ao MA, entretanto o rebordo distal apresenta uma conformação descendente distal; Modelo F (MF) - semelhante ao ME, diferenciando-se deste pela presença do implante com sistema ERA de retenção; Modelo G (MG) - semelhante ao MA, entretanto o rebordo distal apresenta formato descendente-ascendente; Modelo H (MH) - semelhante ao MG, diferenciando-se deste pela presença do implante com sistema ERA de retenção. Com o auxílio do programa de elementos finitos ANSYS 9.0, os modelos foram carregados com forças verticais de 50 N, em cada ponta de cúspide....(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The association of mandibular distal extension removable artial dentures with an osteointegrated implant is a treatmeat hasn't been fully explored by modern rehabilitation dentistry yet. For this reason, the objective of this study is to evaluate, by means of the bidimensional method of finite elements, the distribution of tension and the displacement on the structures supporting the distal extension removable partial denture (DERPD), associated to a 10.0 x 3.75 mm osteointegrated implant with an ERA retention system, in alveolar ridges of different shapes. For that purpose, eight models were created, representing, from a sagittal perspective: Model A (MA) - a half arch with a horizontal ridge without posterior support, with the presence of the lower left canine, and a conventional DERPD, with metallic support in the incisal aspect of this canine, as replacement for the first and second pre-molars and the first and second molars of the lower left half arch; Model B (MB) - similar to MA, but different because of the presence of a 3.75 x 10.00 mm implant with an associated ERA retention system in the posterior region of the DERPD base; Model C (MC) - similar to MA, however with a distally ascending ridge format; Model D (MD) - similar to MC, but different because there is an implant associated to a retention system; Model E (ME) - similar to MA, however with a distally descending ridge format; Model F (MF) - similar to ME, but different in the sense that there is an implant with an associated ERA retention system; Model G (MG) - similar to MA, however with a distally descending-ascending ridge format; Model H (MH) - similar to MG, but different in the sense that there is an implant with an associated ERA retention system. The finite element program ANSYS 9.0 was used to load the models with vertical forces of 50 N, on each cuspid tip...(Complete abstract, click electronic address below) / Orientador: Eduardo Piza Pellizzer / Coorientador: João Antonio Pereira / Banca: Adriano de Almeida de Lima / Banca: Paulo Renato Junqueira Zuim / Banca: Regina Tamaki / Banca: Wilson Roberto Poi / Doutor

Grande parte dos componentes mecânicos e estruturas são solicitados por carregamentos que variam com o tempo e frequentemente falham por fadiga. Neste sentido, é indubitável que o modo de falha por fadiga seja considerado no projeto mecânico de componentes, equipamentos e estruturas sujeitas a carregamentos cíclicos. Os livros de projetos de máquinas ainda são os mais utilizados na indústria como referência teórica e prática ao dimensionamento contra a fadiga de produtos. Entretanto, muitos deles ainda não incluem as últimas descobertas e metodologias mais modernas para o cálculo de durabilidade de estruturas. Adicionalmente, de uma maneira geral, grande parte dos livros especializados em fadiga também não trazem informações detalhadas sobre a previsão de vida em fadiga sob a ótica do projeto mecânico, como a análise utilizando critérios de Fadiga Multiaxial e a análise de fadiga baseada em Elementos Finitos (FE-Based Fatigue Analysis). Baseado neste cenário, este trabalho tem o objetivo de propor um procedimento para avaliar a vida em fadiga de componentes e estruturas reunindo os métodos mais recentes utilizados nesta área. Dentre os vários assuntos incluídos no procedimento proposto, destacam-se: as importantes contribuições propostas pelo Conselho Alemão de Pesquisa em Engenharia (FKM-Guideline); a utilização de Análise por Elementos Finitos (FEA) na previsão de vida em fadiga; o cálculo do fator de tensão média utilizando pseudo tensões provenientes de FEA; a contabilização do efeito de entalhe em componentes com geometria complexa utilizando o Método do Gradiente de Tensão Relativo em conjunto com FEA, que pode ser aplicado tanto em carregamento uniaxial quanto em carregamento multiaxial; a contabilização do dano por fadiga em carregamento multiaxial de amplitude variável; a densidade da malha de elementos finitos adequada para utilizar em fadiga computacional; e a aplicação da teoria e dos critérios de Fadiga Multiaxial, principalmente em FE-Based Fatigue Analyses, cuja utilização é imprescindível em estruturas sujeitas a tensões cíclicas em mais de uma direção (x,y,z). / Most of mechanical components and structures are subjected to time varying loading and therefore often present fatigue failure. Therefore, it is essential to consider the fatigue failure mode in the project of components, machines and structures under cyclic loading. Design of Machine Elements books are still the most used in industry as theoretical and practical reference for designing products against fatigue. However, many of them still do not include the latest findings and methodologies used in fatigue life assessment of structures. Additionally, overall, most of the specialized fatigue books also do not include detailed information about fatigue life assessment in a mechanical project view, as the fatigue analysis using Multiaxial Fatigue criteria and the fatigue life prediction using the Finite Element Method (FE-Based Fatigue Analysis). Based on this fact, this thesis proposes a procedure for predicting component and structures fatigue life, gathering together the most recent methods used in the fatigue area. Among the several subjects included in this procedure, we can highlight: the important contributions of the German Engineering Research Council (FKM-Guideline); the use of Finite Element Analysis (FEA) in the fatigue life assessment; the calculation of the mean stress factor using the pseudo stresses from FEA; the computation of the notch eect in geometrically complex components using the Relative Stress Gradient Method in conjunction with FEA, method which can be applied both in uniaxial loading and multiaxial loading; the estimation of the fatigue damage in structures under variable amplitude multiaxial fatigue loading; the selection of an adequate Finite Element mesh density to use in computational fatigue; and the aplication of the Multiaxial Fatigue theory and criteria, specially in FE-Based Fatigue Analyses, of which use is essential in structures under ciclic stresses in 2 or 3 directions (x,y,z).

Resumo: Os dados sobre a influência da forma do rebordo alveolar na distribuição interna das tensões na associação da prótese parcial removível de extremidade livre (PPREL) com os implantes osseointegrados são inconclusivos. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar através do método dos elementos finitos (MEF) bi-dimensional, a influência do formato do rebordo alveolar na distribuição interna das tensões. Para isso, foram confeccionados 12 (doze) modelos no programa AutoCAD 2005 (Autodesk Inc, USA), sendo: Modelo A (MA) - hemiarcada com a representação do dente natural 33 e o rebordo edentado para distal; Modelo B (MB) - semelhante ao MA com uma PPREL convencional substituindo os dentes ausentes 34, 35, 36 e 37; Modelo C (MC) - semelhante ao MB, porém com um implante do Sistema Bränemark (3,75 x 10,0 mm) posicionado na região retromolar, sob a base da prótese, conferindo apenas suporte; Modelos A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3 e C4 foram baseados nos respectivos modelos: A, B e C, com a identificação numérica seguindo a forma do rebordo alveolar no plano sagital, como descrito: descendente distal (1), côncavo (2), plano (3) e ascendente distal (4). Os modelos foram exportados para o programa de elementos finitos ANSYS 8.0 (Swanson Analysis Systems, Houston, Pa) para a análise numérica. O carregamento foi realizado com forças verticais de 50 N. Os resultados mostraram que máxima tendência ao deslocamento para os rebordos analisados ocorreu de forma semelhante entre os modelos B e C, sendo: descendente distal (B1 - 0,2484 mm e C1- 0,2513 mm), plano (B3 - 0,2415 mm e C3 0,2452 mm), côncavo (B2 - 0,2377 mm e C2 0,2392 mm) e ascendente distal (B4 - 0,2255 mm e C4 - 0,2293 mm); a máxima concentração de tensão nos modelos B apresentou a seguinte ordem: descendente distal (288,77 MPa), côncavo (199,99 Mpa), plano (197,11 MPa) e ascendente distal (185,22 MPa)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The data about the influence of the alveolar ridge shape in the stress distribution during the association of a free-end saddle removable partial denture (FERPD) with an osseointegrated implant are inconclusive. Thus, the objective of this study was to evaluate, by bidimensional the finite element analysis (FEA), the influence of the alveolar ridge shape in the stress distribution. For this, 12 (twelve) models were created in the program AutoCAD 2005 (Autodesk Inc, USA), representing: model A (MA) - hemiarch containg only the natural tooth 33 and edentulous space for distal; model B (MB) - similar to MA with a conventional FERPD replaying the absent teeth 34, 35, 36 and 37; model C (MC) - similar to MB, however with an implant of the Sistema Bränemark (3,75 x 10,0 mm) positioned in posterior area, in order to support FERPD base; Models A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3 and C4 were based on the respective models: A, B and C, with the numeric identification following the shape in the sagital plane, as described: distal descending (1), concave (2), plan (3) and distal ascendancy (4). The models were exported for the FEA hardware (ANSYS 8.0 Swanson Analysis Systems, Houston, PA) for numeric analysis. The loading were performance with vertical forces of 50 N. The results showed maximum displacement tendency (mm) were between models B and C: distal descending (B1 - 0.2484 mm and C1 - 0.2513 mm), plan (B3 - 0.2415 mm and C3 0.2452 mm), concave (B2 - 0.2377 mm and C2 0.2392 mm) and distal ascendancy (B4 - 0.2255 mm and C4 - 0.2293 mm); the maximum stress concentration for models B were distal descending (288,77 MPa), concave (199,99 MPa), plan (197,11 MPa) and distal ascendancy (185,22 MPa); the model C present an inversion between plan and distal ascending shape: C1 with 395,93 MPa, C2 with 341,49 MPa, C4 with 266,02 MPa and C3 with 219,58 MP... (Complete abstract, click electronic address below). / Orientador: Eduardo Passos Rocha / Coorientador: João Antônio Pereira / Banca: Eduardo Piza Pellizzer / Banca: Renata Cunha Matheus Rodrigues Garcia / Mestre

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão. A PPF de compósito fibrorreforçado apresentou tensões bem abaixo do limite de resistência à flexão de sua infraestrutura, mas, como no modelo de ZPEI, tensões compressivas se concentraram com alto valor entre o terço oclusal e médio dos conectores, local de união entre a resina composta e a infraestrutura de fibras. Os resultados mostraram que a cerâmica de dissilicato de lítio e a presença da cerâmica de fluorapatita na parede cervical das caixas proximais deveriam ser contraindicadas para a condição proposta. Parece viável uma área de conectores na infraestrutura de ZPEI com no mínimo 2,5 x 3 mm. A PPF de compósito fibrorreforçado apresenta resistência estrutural para a situação estudada, mas, como também aquelas compostas de ZPEI, aparenta ter como pontos fracos a adesão entre a infraestrutura e o material de cobertura e a própria resistência deste último. / Inlay-retained fixed partial dentures (IRFPD) are an alternative to osseointegrated implants to replace a single missing posterior tooth. The aim of this study was to evaluate the stress distribution within these prostheses with three material combinations: yttria-tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic veneered with fluorapatite ceramic (α), lithium-disilicate ceramic (β) or fiber-reinforced composite (γ). In composition α, an analysis was conducted on the presence or absence of the veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and three variations in the total area of the connectors cross-section (4 mm in width x 3.2, 4.2 or 5.2 mm in height). In 8 two-dimensional finite element models, a vertical load of 500 N was applied on the central fossa of the pontic. Maximum (tension) and minimum (compression) principal stresses were then shown in MPa. First, the 6 models with Y-TZP fixed partial dentures (FPD) and their variations were evaluated. The highest values of tensile stresses were found at the cervical third of the connectors. When present in these regions, the veneering ceramic received stresses beyond its flexural strength limit. In the comparison among models without veneering ceramic on the cervical wall of the proximal boxes, even the model with connectors of 3.2 x 4 mm, whose framework presented 2.5 x 3 mm, could be recommended for clinical use. High values of compressive stresses were recorded between the middle and occlusal thirds of the connectors, corresponding to the juncture of the ceramics. Owing to flexure, these stresses might lead to adhesive failures. Then, the Y-TZP model without fluorapatite ceramic on the cervical wall of the proximal boxes and total connector area of 4.2 x 4 mm was compared to the other two materials with connectors of the same area. For the lithium-disilicate FPD, the observed values would probably exceed its flexural strength limit. The fiber-reinforced composite FPD presented stresses far below the flexural strength limit of its framework, but, as observed in the Y-TZP model, high values of compressive stresses were concentrated between the middle and occlusal thirds of the connectors, where the juncture of the composite and the fiber framework is located. The results showed that the use of lithium-disilicate ceramics and the presence of fluorapatite ceramics on the cervical wall of the proximal boxes should be contraindicated for the condition proposed. A minimum of 2.5 x 3 mm for the connector area of the Y-TZP framework seems viable. The fiber-reinforced composite FPD presented structural resistance for the situation studied but, as was also the case of the Y-TZP fixed partial dentures, its weak points seem to be the adhesion between the framework and the veneering material, as well as the resistance of the veneering material itself.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate the effect of two cavity preparation on fracture resistande of two CAD/CAM ceramic on Finite Element Analysis, Coronal deformation, Fracture Resistance and Fracture Mode over human molar teeth restored with esthetic indirect restoration. Forty-eight human molars were select and randomly divided into the following four groups (n=12): Group 1: conventional onlay (with occlusal and proximal box), leucite glass ceramic (IPS-Empress CAD, Ivoclar Vivadent); group 2: conservative onaly (without occlusal and proximal box), leucite glass ceramic (IPS-Empress CAD, Ivoclar Vivadent); group 3: convencional onlay, lithium-disilicate glass ceramic (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent); group 4: conservative onlay, lithium-disilicate glass ceramic (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent). Cuspal deformation (&#956;S) was measured at 100N and Maximum fracture load by strain gauges (n = 7 teeth), Fracture Resistance (N) was measured by axial compression test and Fracture mode were recorded based on the degree of tooth structure and restoration damagemin four types (n = 12 teeth) and the Stress distributions was mesasure for all groups on Finite Element Analysis. The CS, Fracture resistance and Fracture mode were statistically analyzed using Tukey test and ANOVA two-way (p = 0.05). The Coronal deformation (CD) at 100N the Tukey s test showed that leucite ceramic restorations had significantly higher deformation than lithium-disilicate ceramic restorations, irrespective of cavity preparation (P<0.001). At maximum fracture load showed that lithium-disilicate ceramic restorations had significantly higher deformation than leucite ceramic restorations, irrespective of cavity preparation (P<0.001). The Fracture resistance and Fracture mode showed that the presence of box had no significant effect for leucite ceramic restoration (P=0.375), however the presences of box on disilicate ceramic restorations reduced significantly the fracture resistance (P<0.001). The disilicate ceramic restorations had significantly higher fracture resistance than leucite ceramic restoration (P <0.001) irrespective of cavity preparation. Fracture mode distributions showed that the leucite disilicate ceramic resulted in more severe fracture mode irrespective of cavity preparation. Whithin the limitations of this study, it was observed that the conservative onlay increase fracture resistence and the complex restored with a leucite-reinforced ceramics has less coronal deformation and fracture mode. / O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da morfologia do preparo cavitário na distribuição de tensões, comportamento biomecânico e resistência à fratura de molares restaurados indiretamente por dois sistemas cerâmicos. Quarenta e oito terceiros molares inferiores hígidos e com formas semelhantes extraídos foram divididos em 4 grupos (n=12) resultantes da combinação de dois fatores em estudo: 1- tipo de sistema cerâmico: Leucita (IPS-Empress CAD, Ivoclar Vivadent Ltda) e Dissilicato de Lítio (IPS e.max CAD, Ivoclar Vivadent Ltda); 2- Protocolo restaurador: onlay convencional e onlay conservador. A deformação coronal (&#956;S) na carga de 100N e carga máxima a fratura foi medida por strain gauges (n= 7). A resistência à fratura (N) foi medida pelo teste de compressão axial e o modo de falha foi avaliado de acordo a destruição da estrutura dental e restauração em quatro tipos (n=12) e a distribuição de tensões foram analisadas em quatro grupos pelo método de análise de Elementos Finitos. A deformação coronal (DC), resistência à fratura (RF) e modo de falha (MF), foram analisados estatisticamente usando análise de variância ANOVA two-way e Teste de Tukey (p&#706;0,05). A análise de variância ANOVA two-way mostrou que a DC, em uma carga de 100N, apenas o fator restauração cerâmica (p<0,001) teve efeito significativo, na qual a cerâmica reforçada por leucita teve significantemente maior deformação que a cerâmica reforçada por dissilicato de lítio (p<0,001). Além disso, os preparos feitos com caixas proximal e oclusal resultaram em uma deformação similar do preparo sem as caixas (p<0,001). Na carga máxima à fratura apenas o fator tipo de cerâmica (p<0,001) tiveram efeito significativo no teste de RF, na qual as restaurações de dissilicato de lítio tiveram maior deformação que a leucita (p<0,001). Os testes de RF, mostraram que a presença das caixas não teve efeito significativo nas cerâmicas reforçadas por leucita (p=0,375), enquanto que a presença das caixas proximais e oclusais nas restaurações de cerâmica reforçada por dissilicato de lítio tiveram diminuição significativa na RF (p<0,001). As cerâmicas de dissilicato de lítio tiveram significantemente maior RF do que as cerâmicas de leucita (p<0,001). E no MF, a restaurações de dissilicato de lítio resultaram em fraturas mais catastróficas independente da geometria do preparo cavitário. De acordo com as limitações deste estudo in vitro e computacional, foi observado que o preparo mais conservador aumenta a resistência à fratura e o complexo restaurador com cerâmica reforçada por leucita teve menor deformação coronal e menor modo de falha. / Mestre em Odontologia

The present document covers the studies over Structural Health Monitoring systems via vibration based methods. The topic is organized in two parallel studies. The first one analyzes the integrity of metal-composite single lap bonded joints. The second one approaches similar analyses for sandwich structures. The monitoring was made by investigating the dynamic response both computationally and experimentally to verify the reliability of applying vibration based SHM procedures, specifically with the objective of identifying the presence of debonding damage. The dynamic responses were obtained via accelerometers and piezoelectric sensors placed on top of the investigated structures (on the outward surface). The purpose for the accelerometers is to provide reference data for the analyses involving the piezoelectric sensors. Different metrics of damage identification were investigated, all working over a determined frequency range. They quantify the damage by analyzing either the magnitudes or phase angles of the dynamic responses among the undamaged and damage structures. This present work proposed modifications to some methodologies of damage quantification found in the literature and compared the results. The new metrics offered more reliable values for the damage quantification on several of the analyses. It was verified that the metrics are valid for the scenarios observed in the present study. The experimental analyses showed also the influence on the dynamic response due to the position of small elastomeric elements. In regards to the finite element analyses, the computational models showed similar results to the experimental data, the more accurate ones being the models for the bonded joints. For the computational models, improvements can be applied into the piezoelectric sensor (e.g. by using new finite element formulations), as well as the region of debonding (e.g. by using contact algorithms). It is important to highlight that the elastic properties of the skins for the sandwich structure were obtained by the literature, so the model can be improved in the future by applying properties obtained experimentally. / Esta dissertação aborda os estudos realizados no campo de Sistemas de Monitoramento da Integridade Estrutural por meio de métodos baseados em vibrações. O tópico abordado é organizado em dois estudos paralelos. O primeiro é relativo ao monitoramento da integridade de juntas coladas metal-compósito. O segundo versa sobre análises semelhantes em estruturas sanduíche. O monitoramento foi executado através das análises das assinaturas dinâmicas das estruturas, tanto computacionalmente quanto experimentalmente, visando avaliar a capacidade de metodologias vibracionais de SHM em detectar dano de descolamento. As respostas dinâmicas foram obtidas por meio de acelerômetros e sensores piezelétricos dispostos sobre a superfície das estruturas avaliadas. Os acelerômetros fornecem dados de referência para as análises realizadas com base nas respostas do sensor piezelétrico. Diferentes métricas de identificação de dano são abordadas, sendo que todas estão baseadas em análise no domínio da frequência, utilizando parâmetros de magnitude ou ângulo de fase das estruturas danificadas e intactas. O presente trabalho propôs alterações em algumas das metodologias encontradas na literatura e comparou os resultados das métricas originais com as modificadas. As métricas modificadas apresentaram resultados mais consistentes em vários cenários de análise. Constatou-se também que as métricas abordadas mostram-se válidas para os casos observados no presente estudo. As análises experimentais também evidenciaram a influência na assinatura dinâmica da estrutura sanduíche causada pelo posicionamento de pequenos elementos elastoméricos. Com relação às análises via elementos finitos, os modelos computacionais apresentaram resultados similares aos obtidos experimentalmente, sendo os da junta colada os mais precisos. Tais modelos computacionais podem ser melhorados no futuro por meio de uma modelagem mais detalhada dos elementos piezelétricos (por exemplo: por meio de novas formulações), como também da região de descolamento (por exemplo: por meio da implementação de algoritmos de contato). Deve-se ressaltar também que as propriedades elásticas das lâminas externas da estrutura sanduíche foram obtidas da literatura, assim sendo, o modelo poderá ser melhorado em estudos futuros por meio do emprego de propriedades obtidas experimentalmente.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kyosuke Siqueira Saito.pdf: 4273063 bytes, checksum: 72ef7d0c147daede5763573276e7efda (MD5) Previous issue date: 2013-02-15 / Universidade Presbiteriana Mackenzie / The development of new commercial vehicles have as one of its major goals increase the operational energetic efficiency or fuel consumption decrease. The vehicle´s mass reduction is one of the most direct ways to achieve this goal. The vehicle´s axles usually have its structure made of ferrous materials due to its high strength and low cost. Alternative materials with lower density and higher strength are continuosly researched and developed. Among these materials the aluminum compared with ferrous materials appears as an interesting alternative to replace ferrous alloys in some applications. The aluminum have its density significantly smaller than ferrous materials opening possibilities to significant mass reductions. In this study were performed an evaluation through the comparison of aluminum alloys and ferrous materials on different load conditions and were presented the replacement gains for each load situation. It was evaluated possibility to replace ferrous materials with aluminum alloys on commercial vehicles rear axle structures through finite element analysis as a step on a new product validation. The study results show that is possible to use the aluminum in commercial vehicle axles with mass reduction ranging from 1,1% to 61,0% without loss of structural properties. / O desenvolvimento de novos veículos comerciais tem como um de seus objetivos principais o aumento da eficiência energética operacional ou redução do consumo de combustível. A redução da massa dos veículos é uma das estratégias mais diretas para o alcance deste objetivo. Os eixos de veículos tradicionalmente têm sua estrutura feita de materiais ferrosos devido à sua alta resistência e baixo custo. Materiais alternativos de mais baixa densidade e alta resistência são pesquisados e desenvolvidos continuamente. Dentre esses materiais, o alumínio, comparado com materiais ferrosos tem-se mostrado uma alternativa interessante para a substituição de ligas ferrosas para algumas aplicações. O alumínio possui uma densidade muito inferior a dos ferrosos abrindo a possibilidade de ganhos significativos de massa. Neste estudo foi feito uma avaliação através da comparação entre ligas de alumínio e materiais ferrosos em diferentes condições de carregamento e apresentado os ganhos da substituição em cada condição de carregamento. Foi avaliada a possibilidade de substituir materiais ferrosos por ligas de alumínio na estrutura de eixos traseiros de veículos comerciais através de uma análise por elementos finitos como uma etapa da validação de um novo produto. Os resultados do estudo mostram que é possível usar o alumínio na estrutura de eixos de veículos comerciais com redução de massa variando de 1,1% a 61,0% sem perda de características estruturais.

A restauração de dentes com grande destruição tecidual e endodonticamente tratados ainda representa um desafio para o cirurgião-dentista. A falha mais crítica após este tipo de tratamento é a fratura radicular, com maior incidência no grupo dos pré-molares superiores. O achatamento mésio-distal dos canais destes dentes e o descolamanto do pino oval têm sido apontados como os principais fatores predisponentes para este tipo de fratura. A hipótese deste trabalho é que a presença do pino aumenta o risco de fratura quando ocorre concomitantemente descolamento na interface pino/cimento. Este risco seria maior nos casos em que o pino acompanha o formato oval característico do canal do segundo pré-molar superior. O objetivo deste trabalho foi comparar, por análise de elementos finitos, as respostas de tensão máxima principal (smax) em modelos que simularam pinos de seção transversal circular ou oval, aderidos ou descolados e em modelos de dentes hígidos com canal de seção transversal circular ou oval. Foi avaliado também o risco de descolamento da interface pino/cimento. Foram construídos dois modelos 3D de segundo pré-molar superior hígido, um com canal oval (Ho) e outro com canal circular (Hc). A partir dos modelos dos dentes hígidos foram construídos modelos com pino intra-radicular de fibra de vidro e com núcleo metálico fundido. Para os casos de canais ovais (Co), os pinos poderiam apresentar seções transversais circular (Pc) ou oval (Po), enquanto para os canais circulares (Cc) foram simulados apenas pinos circulares. Todos os materiais foram considerados homogêneos, lineares e isotrópicos, com exceção do pino de fibra de vidro que foi considerado ortotrópico. Para cada modelo foi simulada uma condição de perfeita adesão (A) e outra de total descolamento (D) entre pino e cimento resinoso. Uma carga de 300 N foi aplicada a 45° na aresta central-interna da cúspide vestibular (carregamento cêntrico) ou desviada 1,4 mm para a mesial (carregamento excêntrico). Os diferentes modelos foram comparados quanto à distribuição da smax e magnitude, localização e orientação dos vetores dos picos de smax na dentina. Foi analisado também o risco de descolamento da interface pino/cimento, e os riscos de fratura do pino, núcleo e cimento. O pico de tração para os casos D foi de até 4,7 vezes maior que o encontrado nos dentes hígidos e nos casos A. Nos casos D, os pinos circulares chegam a apresentar tensão 1,7 vezes maior que os ovais. Ainda para os casos D, as raízes de seção transversal circular tiveram smax 1,3 vezes maior que as de seção transversal oval, mantendo o pino sempre circular. Já para os casos A, os valores foram muito semelhantes (embora, em geral, um pouco maiores) aos do dente hígido. O maior risco de descolamento foi detectado entre pino metálico fundido e cimento. O risco de fraturar a raiz foi maior em pinos descolados com pino metálico. Em raízes restauradas com pino de fibra, o maior risco de fratura ocorreu no núcleo e no pino, embora o valor do índice de risco de fratura seja muito mais alto que para os dentes restaurados com pino metálico. / The restoration of teeth with a large tissue destruction and endodontic treatment still presents a challenge for clinicians. The most critical failure after this type of treatment is the root fracture, with more incidence for upper premolars. The mesial-distal flattening of the root canal of these teeth and the detachment of the oval post have been pointed out as main factors predisposed to this type of fracture. The hypothesis of this study is that the presence of posts increases the risk of failure when this happens concomitantly to its detachment at the post/cement interface. This risk would be greater for cases in which the post follows the typical oval shape of the upper second premolar root canal. The objective of this study was to compare, by finite element analysis, the reply of the maximum principal stress (smax) for models which simulated posts with circular or oval cross-section, bonded or detached and for intact teeth models with circular or oval root canal. The risk of post/cement interface detachment was also evaluated. Two 3D models of an intact upper premolar, one with an oval canal (Ho) and other with a circular one (Hc) were obtained. From these models, other ones were obtained with glass fiber intra-radicular post and with cast core. For oval canals (Co), posts could presented circular (Pc) or oval (Po) crosssections, while for circular ones (Cc), only circular posts were simulated. All materials were considered homogeneous, linear and isotropic, except the glass fiber post which was considered orthotropic. For each model, a perfect bonding condition was simulated (A) and another with total detachment (D) between the post and the cement. A 300 N load was applied at 45° on the central-internal edge of the buccal cusp (centric loading) or diverted from 1,4 mm through the mesial (excentric loading). All different models were compared on stress distribution of smax and magnitude, and also smax peak vectors localization, and orientation at the dentin. The post/cement interface risk of detachment and the risk of fracture for posts, core and cement were analyzed. The tension peak for D cases was up to 4,7 times greater than that found for intact teeth and for A cases. For D cases, circular posts sometimes presented up to 1,7 times greater than oval ones. Further for D cases, roots with circular crosssectional had the smax 1,3 times greater than those with oval cross-sectional, with the post always circular. For A cases, values were however much similar (even though, in general, they were a little greater) to intact ones. The major risk of detachment was detected between the metallic post and the cement. The risk of root fracture is greater for detached posts with metallic posts. For restored roots with fiber posts, the major risk of fracture occurs to the core and the post, even the risk of fracture index is much greater than for restored teeth with metallic post.

O grande desafio da Implantodontia é alcançar resultados a longo prazo com maior preservação dos tecidos ósseos, resposta adequada dos tecidos conjuntivos e manutenção da estabilidade secundária adequada para a retenção de próteses. Estes fatores evitam a perda indesejável tanto do tratamento reabilitador quanto dos tecidos ósseos de suporte. A região extraoral apresenta menores espessuras ósseas em comparação às regiões de maxila e mandíbula, especialmente no osso temporal. Portanto, os seguintes aspectos foram investigados: (i) Análise pelo Método dos Elementos Finitos (FEA) de 16 modelos virtuais, com aplicação de forças estáticas de tensão e compressão nos pontos médios entre os implantes. Três implantes maxilofaciais extraorais foram posicionados no osso temporal, onde um deles foi posicionado sobre o processo mastóide. Este estudo foi totalmente realizado em ambiente computacional. Foram empregados dois tipos de conexões protéticas e intermediários retos de conicidades 20º e 45º, posicionados virtualmente no modelo de osso temporal, com paralelismo entre eles. Foi desenhada uma barra virtual para retenção protética do tipo barra-clipe da prótese auricular. Foram consideradas as melhores configurações aquelas apresentando distribuição uniforme e branda das tensões de von Mises sobre o tecido ósseo adjacente aos implantes. (ii) Confecção de corpos de prova com graus variáveis de pigmentação para (a) melhorar a reprodutibilidade da coloração (b) entender e reduzir o processo de descoloração para melhorar a longevidade das próteses. Um elastômero maxilofacial tipo A foi pigmentado intrinsecamente de acordo com os seis tons da Escala de Fitzpatrick. Uma técnica de pigmentação foi desenvolvida a partir dos resultados obtidos a partir de uma Escala de Fitzpatrick impressa em papel e dos pigmentos intrínsecos de cores primárias. Este dimetil-metilvinil-siloxano reforçado por platina A 223-30 (Factor II, Inc., Lakeside, AZ, USA) apresenta dureza \"Shore-A\" 30. As amostras foram expostas a fotoenvelhecimento acelerado, e sua degradação mapeada com Espectroscopia UV/Vis/NIR. Concluiu-se que: (i) Os implantes com conexão cone Morse plataforma 3.7 tem melhor comportamento biomecânico com intermediários de 45o e altura de 2mm. Sugere-se planejamento cirúrgico visando a instalação a 3 horas para o temporal esquerdo e 9 horas para o temporal direito, mais 6 horas (mastóide). Implantes com conexão cone Morse plataforma 4.0 apresentaram comportamento biomecânico desejável com intermediários de 20o e alturas de 2mm or 4mm. Para implantes com conexão cone Morse plataforma 4.0, sugere-se a instalação a 6-9-12 horas para o temporal direito, e 12-6-3 para o esquerdo, visando comportamento biomecânico adequado. Sugere-se que os implantes extraorais Brånemark hexágono externo com plataforma 4.1 regular ou expandida sejam preferencialmente empregados com intermediários de 20o. (ii) O SiO2 5% pode ser adicionado à preparação do silicone para retardar o desbotamento da prótese maxilofacial. O TiO2 traz mudanças visuais significativas e pode ser considerado como opacificador. / Major challenges in Implantology include: achieving longevity of implants, bone tissue preservation, connective tissue suitable answer and maintenance of secondary stability in order to retain prosthesis. These factors avoid the undesirable loss of both rehabilitation treatment and supporting bone tissues. The extraoral region has less bone depth compared to the maxilla and mandible regions, especially for the temporal bone. Therefore, the following aspects were investigated: (i) Finite Elements Analysis (FEA) of 16 virtual models, with static application of tension and compression forces in medium points between implants. Three extraoral maxillofacial implants were placed on the temporal bone, which one of them was placed on the mastoid process. This study was made entirely in a computational environment. Two prosthetic connection types and straight Intermediários were employed, with conicities of 20º and 45º, placed virtually on the temporal bone model, mutually parallel. A virtual bar for bar-clip prosthetic retention of auricular prosthesis was designed. The best configurations were considered to be the ones presenting uniform and mild von Mises tension distribution over the bone tissue around the implants. (ii) Generation of samples with varying degree of pigmentation to (a) improve the reproducibility of the colouration (b) understand and minimise the discolouration process to improve prosthetics longevity. A maxillofacial elastomer type A was intrinsically pigmented according to the six tones of the Fitzpatrick Scale. A pigmentation technique was developed from spectroscopy outcomes of paper printed Fitzpatrick Scale and the primary colors pigments. This platinum reinforced dimethyl methylvinyl siloxane A 223-30 (Factor II, Inc., Lakeside, AZ, USA) presents \"Shore-A\" hardness 30. The samples were exposed to accelerated photo aging, and their degradation mapped with UV/Vis/NIR Spectroscopy. The effects of exclusion of oxygen and inclusion of nanoparticle fillers during prosthetic formulation were investigated. It was concluded that: (i) Morse taper prosthetic connection 3.7 platform implants, should be employed with 45o abutments with 2mm height. The surgical planning shall be for placement 3 hours for the left temporal bone and 9 hours for the right, and in 6 hours (mastoid). Morse taper prosthetic connection 4.0 platform implants behaved biomechanically desirably with 20o abutments in 2mm or 4mm heights. For the Morse taper connection 4.0 platform implants, their placement shall be in 6-9-12 hours, for the right temporal, and 12-3-6, for the left temporal, in order to achieve proper biomechanical behaviour. The Brånemark extraoral external hexagon implant, with 4.1 platform (normal or expanded) should preferrably be used with 20o abutments. (ii) The SiO2 5% may be added to the silicone preparation in order to slow maxillofacial prosthesis colour fading. The TiO2 brings visually significant changes and may be considered as an opacifier.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O tratamento endodôntico associado à restauração direta com resina composta tem sido utilizado para restaurar molares severamente destruídos em pacientes jovens. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de diferentes níveis de perda de estrutura dentária antes e após a realização de tratamento endodôntico e restauração com resina composta bulk fill na distribuição de tensões e magnitude da força de mordida. Foram selecionados três pacientes jovens (9, 10 and 12 anos de idade) com primeiros molares com cárie extensa e envolvimento pulpar com diferentes níveis de perdas de estrutura dentária: PI, manutenção das duas cristas marginais e de todas as cúspides; PII, manutenção de pelo menos uma crista marginal e perda mínima de uma cúspide; e PIII, perda de ambas as cristas marginais, mantendo apenas as cúspides vestibulares. Os molares foram tratados endodonticamente utilizando técnica de instrumentação rotatória e obturados com guta-percha e cimento AHPlus (Dentsply) e em seguida foram restaurados com Filtek Bulk Fill Posterior (3M ESPE). A força de mordida em Newtons (N) foi mensurada antes e após a intervenção endodôntica e restauradora na posição habitual de oclusal usando aparelho de força de mordida por meio de uma célula de carga (Kratos). Tomografias computadorizadas cone beam foram realizadas antes e após o procedimento endodôntico/restaurador, e arquivos DICOM (.dcm) foram exportados para o software Mimics, 3-Matic (Materialize) e Patran (MSC Software) para criação dos modelos específicos dos pacientes nos dois momentos experimentais. A aplicação de carga foi simulada por contato oclusal dos dentes antagonistas nas cargas mensuradas clinicamente em cada momento. Nos modelos que representam as condições iniciais foram aplicados tanto os valores de força de mordida (N) mensurados no momento inicial quanto após o procedimento reabilitador: PI. 30,1/136,6; PII. 34,3/133,4 e PIII. 47,9/124,1 e para os modelos que representam a condição final foram utilizados os valores obtidos após a intervenção endodôntica e restauradora: PI. 136,6; PII. 133,4 e PIII. 124,1. As restaurações foram avaliadas após 2 anos. Após intervenção endodôntica e restauradora a força de mordida aumentou em 260% (de 36,7±11,6 para 12 131,9±17,8). Antes da intervenção endodôntica e restauradora, as tensões se concentraram na estrutura coronal e, após a reabilitação foram transferidas de forma homogênea para a dentina radicular, independente do nível de perda de estrutura dentária. Quando a carga final foi aplicada nos modelos de condições iniciais, evidenciou-se elevada concentração de tensão em áreas enfraquecidas e na região de furca. As restaurações apresentaram desempenho adequado após 2 anos. A presença de cárie extensa com envolvimento pulpar afetou negativamente a carga de mordida e aumentou a concentração de tensão na estrutura frágil o que pode favorecer à ocorrência de fratura dental. O tratamento endodôntico associado à restauração direta em resina composta bulk fill demonstrou ser um método eficiente para restabelecer o desempenho mastigatório e a eficiência biomecânica dos molares jovens com comprometimento severo da estrutura coronária. / Endodontic treatment (ETT) followed by direct composite resin restoration has been used for rehabilitating the severely damage molar teeth in young patients. The aim of this study was to evaluate the effect of the molar teeth with different levels of the dental structure loss before and after the ETT and direct restoration with bulk fill resin composite on the stress distribution and the bite force magnitude. Three young patients (with 9, 10 and 12 years old), with the first mandibular molar teeth with deep occlusal caries with pulp involvement were selected attending with different levels of the dental structure loss: PI, both marginal ridge and all cusps; PII, maintenance of one marginal ridge and loss of one cusp; and PIII, loss of both marginal ridge, maintaining only buccal cusps. ETT was restored using Filtek Bulk Fill Posterior (3M ESPE). The bite forces in Newtons were measured initially and postoperatively for all teeth in habitual bite force using a miniload cell. Cone-beam tomography imaging was performed, and the Digital Imaging and Communication in Medice (.dcm) files were exported to Mimics, 3-Matic (Materialise) and Patran (MSC Software) software to create a patient-specific FEA models. Bite load was carry out using contact load applied by antagonist teeth in two moments: without ETT and restoration: PI. 30.1/136.6; PII. 34.3/133.4 and PIII. 47.9/124.1; and after restorative procedure: PI. 136.6; PII. 133.4 and PIII. 124.1 N. Performing ETT and bulk fill resin composite restoration the bite load increased 260% (36.7±11.6) to 131.9±17.8). The restorations were evaluated after 2 years. Before rehabilitation the stresses concentrated on weakened coronal dental structure and after rehabilitation they were homogeneously transferred to root dentin, irrespective of the level of the tooth structure loss. When the postoperatively bite load was applied on nontreated tooth models, high stress concentration on weakened areas was verified. The restorations performed perfectly after 2 years. The extensive caries with pulp involvement affected negatively the bite load and increased the stress concentration on weakened areas and at furcation favoring the tooth fracture. The ETT and bulk fill resin composite restoration showed to be an efficient method for rehabilitate the biomechanical performance of molar teeth of young patients severely compromised structurally. / Dissertação (Mestrado)