Este trabalho teve a finalidade de avaliar pela técnica fotoelástica, o efeito que a prótese parcial removível teria, em aliviar as tensões sobre as raízes dos dentes. Para tanto preparamos um modelo com três tipos de desenhos de próteses parciais removíveis, simulando uma reabilitação nas grandes perdas de maxila. Todos os modelos de desenhos apresentaram planos guias em incisivo central e segundo molar, e se diferenciaram da seguinte forma: modelo 01, grampo circunferencial simples em canino, grampo gêmeo entre primeiro e segundo pré-molar e grampo gêmeo entre primeiro e segundo molar; modelo 02, utilizamos os mesmos grampos colocados no modelo 01 incluindo neste modelo um recobrimento palatino, modelo 03, grampo gêmeo entre canino e primeiro pré-molar, grampo gêmeo entre segundo pré-molar e primeiro molar e grampo circunferencial simples em mesial de segundo molar. Foram aplicadas cargas verticais de 10 kg, 15 kg e 20 kg em canino, segundo pré-molar e primeiro molar. Os resultados permitiram concluir que: Os planos guia comprovaram sua efetividade através do contato pleno nos dentes preparados para o seu assentamento. O recobrimento palatino não amenizou as cargas nas raízes dos dentes. Os grampos gêmeos, colocados em uma posição mais anterior, indicam uma distribuição melhor das tensões. Os grampos circunferenciais simples, colocados mais posteriormente, indicam uma melhor distribuição das tensões. Os modelos 01 e 02 apresentaram maiores tensões em incisivo central comparados com o modelo 03. O modelo 03 foi o que melhor distribuiu as cargas de forma mais equilibrada mostrando tensões de menor magnitude. Os melhores modelos de próteses parciais removíveis, pela perspectiva de transferência de tensão foram primeiramente o modelo 03, depois o modelo 01 e por fim o modelo 02. A mudança do desenho da PPR alterou a distribuição das tensões nos dentes dos modelos avaliados. / This study aimed to evaluate by the photoelastic technique, the effect that the partial denture would have to reduce tensions on the roots of teeth. For this reason, was prepared a model with three types of removable partial dentures designs, simulating rehabilitations in large ressections of maxilla. All models presents guide-planes on central incisor and second molar, and was differentiated as follows: Model 01, simple circumferential clasp in canine, twin clasps between first and second premolar and twin clasps between first and second molar; model 02, we use the same clasps as model 01 only including a palatal covering in this model, model 03, twin clasps between canine and first premolar, twin clasps between second premolar and first molar and simple circumferential clasp at mesial of second molar. Were applied vertical loads of 10 kg, 15 kg and 20 kg in canine, second premolar and first molar. The results showed that: The guide-planes proved its effectiveness through full contact in the teeth prepared for their settlement. The palatal covering failed to alleviate the stress on the roots of teeth. Twins clasps, placed in a more anterior position, indicating a better distribution of stresses. Simple circunferencial clasp, placed in a more posterior position indicating a better distribution of stresses. Models 01 and 02 had higher tensions in central incisor compared with the model 03. The Model 03 was the best considering equilibrated load distribution showing stress of lesser magnitude. The best models of removable partial dentures, from the perspective of stress transfer were first model 03, followed by the model 01 and then finally the model 02. The change os design of RPD changed the distributions os tensions in teeth of evaluated models.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar as áreas de tensões produzidas por arcos ortodônticos expandidos associados a diferentes tipos de bráquetes durante a fase de alinhamento e nivelamento ortodôntico. A partir de modelos de gesso adquiridos durante a fase de nivelamento ortodôntico do arco dentário inferior de um mesmo paciente, obteve-se 3 modelos fotoelásticos que receberam 3 diferentes tipos de bráquetes: convencional (Ovation®, GAC International, New York, EUA), autoligável ativo (In-Ovation®, GAC International, New York, EUA) e autoligável passivo (Damom 3MX®, Ormco, Califórnia, EUA), associados a arcos de liga de níquel-titânio 0.014\" e 0.014\" x 0.025\" e de liga de aço 0.019\" x 0.025\". Os modelos fotoelásticos com os respectivos arcos e bráquetes ortodônticos foram observados em polariscópio circular, e as imagens fotográficas das regiões dos incisivos, pré-molares e molares foram analisadas qualitativa e quantitativamente. A análise qualitativa foi realizada pela identificação da ordem e coloração das franjas nos locais onde ocorreram, e a quantitativa foi realizada utilizando o software Matlab® para a identificação dos padrões de cores RGB nas áreas dos terços médio-apicais dos dentes de cada região. Os dados obtidos das diferentes associações arcos/bráquetes ortodônticos foram comparados estatisticamente pelo teste de Wilcoxon. Pode-se concluir que, na região dos incisivos, as maiores tensões ocorreram quando os arcos ortodônticos foram associados aos bráquetes autoligados passivos. Na região dos pré-molares, as maiores tensões ocorreram quando o arco 0.014\" foi associado ao bráquete convencional, em movimentos de segunda ordem (extrusão) e de angulação, e quando os arcos retangulares foram associados aos bráquetes autoligados passivos. Na região dos molares, as maiores tensões ocorreram quando os arcos retangulares foram associados aos tubos ortodônticos com maior prescrição de inclinação (Ovation® e In-Ovation®). / The aim of this research was to evaluate the areas of tension produced by expanded orthodontic arches associated with different types of brackets during the orthodontic leveling phase. From plaster models of a single patient lower dental arch obtained during the orthodontic alignment and leveling phase, three photoelastic models were developed that received three different types of brackets: convencional (Ovation®, GAC International, New York, EUA); active self ligation bracktes (In-Ovation®, GAC International, New York, EUA) e passive self ligation bracktes (Damom 3MX®, Ormco, Califórnia, EUA), associated with 0.014\" and 0.014\" ? 0.025\" titanium-nickel alloy arches and 0.019\" ? 0.025\" alloy steel arches. These models were analyzed in a circular polariscope; photographic images of the incisor, premolar, and molar regions were qualitatively and quantitatively analyzed. The first analysis was obtained by identifying the photoelastic fringe order at sites where they occurred, and the second one was obtained using Matlab® software to identify RGB color patterns in middle apical tooth areas of each region. Data from the different orthodontic arches and brackets were compared using the Wilcoxon test. Our results showed that in the incisors region the greatest tensions occurred when the orthodontic arches were associated to the self-ligating passive brackets; in the premolars region, by the association of the 0.014\" arch and conventional bracket in second order (extrusion) and angulation movements and when the rectangular arches were associated with the passive self-ligating brackets. The greatest tensions in the molar regions occurred by association of rectangular arches and inclination high prescriptions orthodontics tubes (Ovation® and In-Ovation®).

O tratamento de deformidade espinhal, doença degenerativa, trauma, e tumores da coluna vertebral exigem freqüentemente a realização da fixação interna. O surgimento dos parafusos pediculares possibilitou a realização da instrumentação segmentar da coluna mais estável, tornando-se atualmente procedimento padrão para realização das cirurgias de correção, estabilização de deformidade e instabilidade da coluna em patologias torácicas, lombares e sacrais. O segmento vertebral mais favorável para a implantação do parafuso é a região lombar, devido ao maior diâmetro dos pedículos. A fotoelasticidade tem sido utilizada em estudos científicos a fim de determinar a distribuição de tensões/deformações em sistemas estruturais, pois permite uma análise qualitativa e quantitativa do estado de tensão, através da observação de efeitos óticos. Neste trabalho foi utilizada esta técnica para determinar e analisar as tensões internas de modelos fotoelásticos sob influência de parafusos pediculares tipo USS1, quando submetidos a esforços de arrancamento. Para realização das análises fotoelásticas foram confeccionados 12 modelos divididos em três grupos, contendo em cada 4 modelos fotoelásticos. O primeiro grupo, G1, inclui o parafuso com diâmetro externo de 5 mm, o segundo, G2, o parafuso com diâmetro externo de 6 mm e o terceiro, G3, o parafuso com diâmetro externo de 7 mm. A simulação foi feita utilizando cargas de 0,75 e 1,5 Kgf. As ordens de franjas foram avaliadas em torno dos parafusos, utilizando o método de compensação de Tardy. Em todos os modelos analisados foram determinadas as tensões cisalhantes. Os resultados mostraram que para a carga de 0,75 Kgf, a tensão cisalhante máxima no parafuso de 5 mm foi maior que no de 6 mm, que foi maior que no de 7 mm. Com a carga de 1,5 Kgf houve igualdade nos três diâmetros externos de parafusos, e comparando estas duas cargas prevaleceu o último resultado. De acordo com as análises realizadas nos doze modelos, observou-se que o local de maior tensão é no pico das cristas, principalmente próxima a ponta dos parafusos. Sendo assim, esta técnica é bastante eficiente, pois, através da análise quantitativa e qualitativa foi possível comparar os parafusos de fixação vertebral, verificando qual é o mais suscetível ao arrancamento. / The treatment of spinal deformities, degenerative disease, injuries and tumors on the vertebral column often demand the accomplishment of the internal fixation. The pedicular screws arising enabled the accomplishment of column segmental instrumentation more stable and became a standard procedure in accomplishing surgeries of correction, deformities stabilization and column instability in thoracic, lumbar and sacral pathologies. The best vertebral segment for the screw implantation is the lumbar area due to a larger diameter of the pedicles. The photoelasticity has been used in scientific studies in order to determine the stress/strain distribution in structural systems, because it allows a qualitative and quantitative analysis of the state of stress, through the observation of optical effects. In this work was used this technique to determine and analyze the internal stress of the photoelastic models under the influence of pedicular screws type USS1 submitted to pullout strength. In order to accomplish the photoelastic analysis 12 models divided in 3 groups were made. Each of them contained 4 photoelastic models. The first group, G1, was composed by the screw of 5 mm of external diameter, the second, G2, was composed by the screw of 6 mm external diameter and the third, G3, by a screw of 7 mm external diameter. The simulation was performed using loads of 0.75 Kgf and 1.5 Kgf. The fringe orders were evaluated around the screws using the Tardy compensation method. In all the models analyzed were calculated the shear stress. The results showed that using the load of 0.75 Kgf the shear stress in the 5 mm screw was bigger than in the 6 mm screw, which was bigger than in the 7mm screw. With a load of 1.5 Kgf there was equality among the three external diameter screws and comparing these two last loads, the last result prevailed. According to the analysis realized in the 12 models, we observed that the place of highest stress is at the peak of the crests mainly at the tips of the screws. Concluding, this technique is efficient enough because through the quantitative and qualitative analysis it was possible to compare the vertebral fixation screws, verifying witch one is more susceptible to pullout.

O sistema de fixação vertebral utilizando o parafuso pedicular é um dos métodos mais eficientes no tratamento de patologias da coluna vertebral. Quando o parafuso estiver submetido à força de arrancamento, ele gera tensões ao redor, principalmente próximo do canal medular, situação que pode ser analisada pela técnica da fotoelasticidade. O objetivo foi analisar as tensões internas geradas em modelos fotoelásticos de vértebras, utilizando diferentes medidas de parafusos do sistema de fixação vertebral, submetidos à força de arrancamento. Foi utilizado um modelo de vértebra lombar em material fotoelástico utilizando três medidas de diâmetros externos de parafusos pediculares (5, 6 e 7mm) do tipo USS1. As tensões internas ao redor do parafuso foram avaliadas em 18 pontos pré-determinados utilizando um polariscópio de transmissão plana. As regiões de maiores concentrações de tensões foram observadas entre o canal medular e as curvas do processo transverso. Nas comparações das médias das tensões cisalhantes entre os parafusos 5 e 7mm, e 6 e 7mm foram observadas diferenças estatísticas significativas, o que não ocorreu com os parafusos de 5 e 6mm onde não foram observadas diferenças estatisticamente significativas. Foi observado que as tensões internas são mais elevadas em áreas irregulares próximas do canal medular, o que sugere ser uma região crítica, em termos de esforços mecânicos. / The system of vertebrae fixation using the pedicular screw is one of the most efficient methods to treat vertebral spine pathologies. When the screw is submitted to pullout strength, it causes internal stress near the medullary canal and this situation can be analyzed using the photoelasticity technique. The objective of this study was to examine the internal stress of a photoelastic vertebrae model using different sizes of screws for the vertebral fixation submitted to pulling out. A lumbar vertebral model made of photoelastic material with three different pedicular screw sizes (5, 6 and 7mm), type USS1 was used. The internal stress around the screw were tested in 18 pre established points by a plain transmission polariscope. The areas of greater concentration of stress were placed between the medullary canal and the transverse process. Comparing the maximum average pulling out stress, statistical differences were observed between screws 5 and 7, and 6 and 7. On the other hand, when screws 5 and 6mm where compared no significant differences were found. This study identified that the internal stress are greater in irregular areas, near the medullary canal, suggesting that this may be a critical region.

[pt] Este trabalho tem como finalidade a apresentação de um método novo e eficiente para a análise e separação de tensões em materiais compostos (conjugados). O método híbrido consiste no acoplamento da lei ótica para materiais ortotrópicos com as equações de compatibilidade e equilíbrio para corpos anisotrópicos. As soluções destas equações são representadas por funções analíticas de variáveis complexas. O método propõe que se aproximem as funções analíticas por funções polinomiais. Estas funções aproximadas são determinadas através do acoplamento das equações de equilíbrio e compatibilidade com dados experimentais, obtidos da resposta fotoelástica, e com métodos numéricos (Newton-Raphson e mínimos quadrados), possibilitando a determinação dos coeficientes integrantes das funções polinomiais. O método apresenta como principal vantagem a capacidade de separar as tensões, com precisão, em pequenas ou mesmo em grandes regiões de modelos fotoelásticos planos, sem requerer a leitura de franjas isoclínicas. São apresentados excelentes resultados obtidos com a aplicação do método desenvolvido em alguns casos específicos, envolvendo um material composto por uma matriz de resina reforçada por fibras de vidro com arranjo unidirecional. Três casos são objetos de estudo: A) Barra retangular submetida à tração, com a direção do reforço paralela a direção da carga aplicada. B) Barra retangular submetida à tração. com direção do reforço fazendo um ângulo qualquer com a direção da carga aplicada. C) Plano semi-infinito submetido à carga concentrada atuando perpendicularmente à direção do reforço. / [en] The objective of this paper is to present a new and efficient method to analyse and separate stresses in composite materials. The hybrid method associates the stress-optic law for orthotropic materials with the compatibility and equlibrium equations for anisotropic bodies. The solutions of these equatios are represented by analytical functions of complex variables. The method proposes that these analytical functions be approximate by polynomial functions. These aapproximate functions are determined by the association of the compatibility equilibrium equatios with experimental data (obtained from the photoelastic response) and numerical methods (Newton-Raphson and least squares method). The method presents as a major advantage the capacity to separate stresses precisely in small or even in large regions of photoelastic plane models, without needign to collect isoclinic fringe data. The thesis presents excellent results obtained by the application of the developed method in some specific cases, where a fiber glass reinforced epoxy resin is used as a model material, will be shown. Three cases are studied: A) Rectangular bar in tension with the fiber reinforcement axis parallel to the applied load direction B) Rectangular bar in tension with the fiber reinforcement axis making a known angle with the applied load direction C) Semi-infinite plane subjected to a concentrated edge load which is perpendicular to the fiber reinforcement axis.

[pt] A fotoelasticidade é uma ferramenta poderosa para análise de tensões em problemas bi e tridimensionais. Nos últimos anos a técnica vem ganhando renovado interesse da comunidade científica devido à adaptação de modernas técnicas de aquisição e processamento digital de imagens. Uma das linhas mais promissoras é a Fotoelasticidade RGB, que entende a cor como uma combinação única dos níveis de intensidade das componentes Red, Green e Blue. Tratase de uma metodologia poderosa, porém de fácil compreensão e aplicação em ambientes industriais. Uma aplicação tradicional da fotoelasticidade é na inspeção de tensões residuais em componentes de vidro, utilizando-se a Norma ASTM F218. Esta Norma estabelece dois procedimentos para a determinação da ordem de franja isocromática: um quantitativo e outro qualitativo. O vidro tem birrefringência muito baixa, o que faz com que a resposta ótica seja basicamente em tons de cinza. No seu procedimento qualitativo a Norma ASTM F218 recomenda a utilização de um filtro retardador de onda inteira. Com esse simples procedimento, a resposta ótica se modifica. No lugar de tons de cinza tem-se cores em torno da passagem do vermelho para o azul, o que simplifica muito a análise de birrefringência por um operador. A aplicação da Fotoelasticidade RGB para componentes de vidro, transforma este método qualitativo em quantitativo: a cor deixa de ser um parâmetro abstrato, e passa a ser um número. Este trabalho analisa os procedimentos necessários para aplicar a Fotoelasticidade RGB à indústria do vidro. A Norma ASTM F218 recomenda que o filtro de onda inteira, seja inserido com sua direção principal alinhada à direção principal de cada ponto analisado. Foi pesquisada a diferença entre os resultados obtidos, quando a norma é seguida, e quando é utilizado um procedimento simplificado, ou seja, é utilizada apenas uma posição do filtro para analisar todos os pontos. Além disso, o método foi aplicado a dois casos: um esteme e um bulbo de lâmpada. Nos dois casos, foram analisados um componente considerado bom e outro considerado ruim, por seu fabricante, procurando mostrar seus estados de tensões residuais através da Fotoelasticidade RGB. / [en] Photoelasticity is a powerful tool for analyzing stress in bidimensional and three-dimensional problems. In the last years the technique renewed the scientific community s interest due to adaptation of modern acquisition and image digital processing techniques. One of the most promising field is called RGB Photoelasticity. It quantifies the color as an unique combination of the intensity levels of Red, Green and Blue components. It is a powerful methodology,even so of easy understanding and application in industrial enviroment.A traditional application of the photoelasticity is in the inspection of residual stresses in glass components, using the specification ASTM F218. That specification establishes two procedures for the determination of the isocromatics fringe order: one of them quantitative and anotehr one qualitative. The glass has very low birefringence, so that its optic response is basically in gray tones. In the qualitative procedure the specification F218 recommends the use of a full - wave plate. With this simple procedure the optical answer is changed. It is possible to obtain colors near the passage of the red to blue, what simplifies the analysis too much. The application of RGB photoelasticity to glass transforms the qualitative method in quantitative: the color is not more an abstract parameter, but a number. This dissertation analyzes the necessary procedures to apply RGB photoelasticity to the glass industry. The specification F218 recommends that the full wave plate must be inserted with its principal direction aligned to the principal direction of each analyzed point. A implification to that procedure was proposed: to use only one position of the filter to analyze all the points. The difference among the two procedure was researched; the results obtained following the specification and using the simplified procedure were compared. The method has been applied to two cases: a stem and a lamp bulb. In the both cases, a component in the acceptable condition and another in the non-acceptable condition were analyzed, in order to show their states of residual stresses using the RGB photoelasticity.

[pt] Foram determinados experimentalmente fatores de concentração de tensões teóricos para placas e eixos com entalhes simétricos e circunferenciais em U sujeitos à combinação de esforços de flexão e tração, para as placas e, flexão e torção para os eixos. Os fatores obtidos foram plotados em gráficos para comparação com fatores determinados aplicando-se o princípio da superposição. Foram utilizadas as relações geométricas D / d = 1,5; 1,25; 1,10 e r/d = 0,30; 0,25; 0,20 para as placas. Para os eixos utilizaram-se apenas as relações 0/d = 1,3 e r/d = 0,25. Também foram obtidos fatores de concentração de tensões para os esforços puros e seus valores comparados com resultados já publicados. Os resultados para as placas foram obtidos a partir da fotoelasticidade bidimensional. Foi empregado o método fotoelástico tridimensional de congelamento de tensões para os eixos. Neste caso, os modelos foram cortados em finas fatias para separação das tensões. Para o estudo tridimensional foi utilizado um material desenvolvido no laboratório de Fotomecanica da PUC-RJ. / [en] Theoretical stress concentration factors were determined experimentally for bars and shafts with symmetrical and circunferential U – shaped grooves subjected to combinations of bending – tension loads for the bars and bending – torsion loads for the shafts. The stress concentration factors obtained were plotted to compare with the factors determined by application of the superposition effects. The geometric relations used for the bars were Dd = 1,5; 1,25; 1,10 and rd = 0,30; 0,25; 0,20. The geometric relations used for the shafts were Dd = 1,3 e rd = 0,25. The stress concentration factors were also determined for single loaded specimens and they were compared wuth data already published. The stress concentration factors for the bars were determined by the two – Dimensional photoelastic method. In the case of the shafts they were determined by the three – Dimensional photoelastic Method of stress Freezing. In this method, the models developed in the laboratory of Photomechanics of the Universidade Católica.

[pt] A determinação do fator teórico ou geométrico de concentração de tensões em um cilíndrico oco de paredes espessas com furo lateral oblíquo é o objeto deste estudo. É analisada a influência do ângulo de ineliação do furo lateral sobre o fator teórico de concentração de tensões. Foi usado na análise, o método fotoelástico. Os cilindros foram fabricados com uma mistura de araldite CY-205, anidrido ftálico e anidrido maleico. O carregamento é feito, introduzindo-se no cilindro um pino fabricado com o mesmo material. É usada a técnica do congelamento das tensões. Para determinar as tensões, o cilindro é cortado em fatias que são analisados em um polariscópio. São apresentadas conclusões, formuladas a partir dos resultados obtidos na experiência. Com este trabalho, novos dados são acrescidos ao problema de concentração de tensões, ampliando os recursos para aqueles que se dedicam ao projeto de máquinas. / [en] The study deals with the problem of concentration of stress introduced by the oblique hole in th thick wall cylinder. The influence of the angle of the axes of hole and cylinder in the stress concentration factor is studied by the method of three-dimensional photoelasticity. The cylinder was manufactured from the CIBA CY-205 epoxy resin cured by mixture of phtalic and maleic anhydrides, loaded by the inner pin and studied by the stress freezing method. The results are presented, which forms of dimensionless diagrams, which permits designer to calculate stresses using the simple Lame’s formula.

[pt] A concentração de tensões nas extremidades de cilindros montados com interferência é muito pouco conhecida. Neste trabalho estudou-se a concentração de tensões na extremidade do cilindro oco. Foram analisadas várias relações de diâmetros e diferentes posições do cilindro interno, utilizando o método fotoelástico tri-dimensional. Os modelos foram construídos usando resina epóxi e anidridos ftálico e maleico como endurecedores. Após o congelamento das tensões retirou-se fatias para análise no polariscópio. Para o cálculo das tensões foi usado o método da diferença das tensões cisalhantes. Os resultados são apresentados em gráficos e analisados. / [en] The stress concentration at end of thickwall cylinders with interference assemblage is unknow yet. In present work the stress concentration has been analized for several diametral relations and differents positions of inner cylinder. The photoelastic method has been used the models was constructed with epoxy resin using phthalic and maleic anhydride as curing agent. After stress freezing procedure the model was sliced to polariscope analysis. For stress calculations the shear difference method was used. The results are plotted and analized.

[pt] O desenvolvimento de um modelo fotoelástico com módulo de elasticidade variável, é objeto deste trabalho. O material utilizado foi obtido a partir da resina epoxi (Cy-205-CIBA) com a combinação dos endurecedores anidrido ftálico e anidrido maleico. Obtidas as curvas de nível do módulo de elasticidade, temperatura crítica e coeficiente de dilatalção térmico para materiais com diferentes partes em peso dos enducedores, pode-se escolher por supersição dessas curvas materiais com mesma temperatura crítica e expansão térmica a essa temperatura. Feita a colagem dos materiais, foi analisado o efeito das tensões térmicas durante o aquecimento até alcançarem a temperatura de congelamento(crítica) e discutidos os resultados. Este trabalho destina-se a fotoelasticidade tridimensional para a análise e congelamento de tensões em materiais diferentes módulos de elasticidade, minimizando-se os efeitos causados por diferentes nos coeficientes de dilatação térmico. / [en] The present work deals with the development of the photoelastic model with variable modulus of elasticity.The experiment materials was prepared from an epoxi resin (CY-2050) with the hardener phatalic anhydride and maleic anhydride. The nomagrames of the modulus of elasticity, critical temperature and thermel expansion coefficient were obtained for these curves were selected materials with the same critical temperature and correspoding thermal expansion coefficient. These materials were bound together and the effects of thermal stresses was analised during the heating till they reach the freezing temperature and the results are subsequently discussed. This work is intended for three-dimensional experiments with analyses and frozen stress in photoelastic material with different modulus of elasticity to minimaze the different thermal expansion effects.