O objetivo deste estudo foi analisar, por meio do método dos elementos finitos, como ocorreram as distribuições de tensões nos dentes, osso e aparelho ortodôntico, durante a fase de retração por deslizamento (150g), em um caso com extrações. Simularam-se duas posições do gancho (mesial e distal de canino), duas alturas do gancho (4 e 9mm) e duas alturas posteriores (gancho do tubo do molar e no miniimplante, a 9mm do arco). A amostra consistiu do corte axial da TCFC, de uma mulher de 17 anos de idade, com dentes bem nivelados. Foi desenvolvido um modelo 3D, da geometria da hemi-maxila direita e um modelo numérico, para obter os regimes de tensões e deformações gerados em um sistema de movimentação ortodôntica, por meio do software ANSYS® versão 12.0. Os sólidos dos braquetes e do fio ortodôntico foram incluídos a partir das dimensões fornecidas pelo fabricante. A montagem de todos os componentes foi feita por meio do SolidWorks 2009 SP4.1. A partir do cálculo das respostas do modelo, às cargas a que foi submetido, verificou-se que, os dentes que sofreram maiores concentrações de tensões foram os justapostos aos ganchos, sendo mais intensas as do gancho mesial, particularmente nos incisivos laterais. Embora, a solicitação de tensões no arco tenha sido semelhante em todos os modelos, na posição distal do gancho, houve maior concentração de tensões na extensão imediatamente distal. Os modelos com ganchos de 4mm, diferente aos de 9mm, apresentaram distribuições de tensões mais uniformes, causando menos estresse aos dentes e osso e semelhante ao arco. O modelo com vetor de força direcionado do gancho da mesial do canino ao miniimplante foi o único que mostrou variações, mostrando distribuições de forças mais elevadas na região anterior e posterior ao ser comparado com o vetor de força direcionado ao tubo do primeiro molar. / The aim of this study was to evaluate, by means of finite element analysis, the tensions distrubutions on the teeth, bone and orthodontic appliance, during en-masse retraction sliding mechanics (150g), in an extraction case. It was taken into account two hook positions (mesial and distal to the canine), two hook heights (4mm and 9mm) and two posterior heights ( the first molar tube and the mini-implant, located 9mm from the archwire). The sample of this study consisted of an axial cut realized in a cone beam computed tomography of a 17 years old woman with leveling teeh. It was developed a 3D computed model of a right hemi-maxilla and a computednumerical model capable of getting the systems tensions and deformations generated from an orthodontic moviment system, through a finite element software, ANSYS® 12.0. Observing manufactores specifications, brakets and archwire solids were included in this solid geometric model. The assembly of all componentes were made though the SolidWorks 2009 SP4.1 software. The loads model responses were calculated. The bigger concentration of tension were on the teeth located between the hook. The model with the mesial hook, suffered more intense tensions, mainly on lateral incisors. Although, the tensions request on the archwire were similars in all models, when the hook was located distaly, there were more intense tensions in its immediately distal extension. The 4mm hook models, compared with the 9mm, presented more uniform tensions distribution causing less stress to the teeth and bone and similar to the archwire. The only model that demonstrated variations, was the model with the vector force from the mesial hook and to the mini-implant. This model, demostrated higher tensions distributions on the anterior and posterior region if compared to the first molar tube vector force.

Orientador: Felippe Bevilacqua Prado / Texto em português e inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T15:39:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LeonardoSorianodeMello_D.pdf: 5429203 bytes, checksum: 6594ad07ccd4971bea96d755aacbb2a3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O objetivo deste estudo foi analisar a distribuição de tensões de cargas aplicadas em sínfise de mandíbula desdentada humana de idoso por meios de análise fotoelástica e de elementos finitos. Foram analisadas correlações entre as cargas aplicadas e as tensões registradas. Os testes de carga em resina fotoelástica foram realizados em uma máquina acoplada a um polariscópio e uma câmera digital. Cargas perpendiculares foram aplicadas em sínfise. Cargas variaram de 50 a 723 Newtons. Uma tomografia computadorizada foi realizada para gerar um modelo digital da mandíbula macerada. Os modelos computadorizados para a análise de elementos finitos (AEF) foram caracterizados de acordo com as propriedades mecânicas da resina epóxi e do osso. As áreas 1, 2, 3 e 4 exibiram franjas isocromáticas de ordem 2 em cargas 150 a 300N, e franjas de ordem 3 em cargas de 350 a 700N. Os stresses de vonMises se distribuíram similarmente em ambos os modelos caracterizados como resina epóxi e osso.Houve uma excelente (rP> 0.9) e significante (p < 0.05) correlação entre as cargas aplicadas e as respostas obtidas em todas as áreas apesar de algumas delas como as 9 e 10 no corpo mandibular que demonstraram correlações muito boa (rP> 0.7) e significante (p <0.05) respectivamente / Abstract: The aim of this study was to analyze the distribution of stresses from loads applied on symphysis in human elderly edentulous mandible by photoelastic analysis and FEA. Correlations between the applied load and stress tension at each evaluated area were evaluated. Load tests on the photoelastic resin model of edentulous macerated hemimandible were performed in a testing machine equipped with polariscope and a digital camera. Perpendicular loads were applied on symphysis area.Loads ranged from 50 to 723 N. CT was performed on the same mandible used to generate the photoelastic resin model. Computational models to the FEA were characterized according to the mechanical properties of epoxy resin and bone. 1, 2, 3 and 4 areas showed fringes order 2 in loads of 150 to 300N, and fringes order 3 in loads of 350 to 700N. von Mises stress were distributed similarly in both characterized models, epoxy resin and bone. There was an excellent (rP> 0.9) and significant (p < 0.05) correlation between the loads applied and the responses obtained in all areas, regardless of the area considered but areas 9 and 10 for the mandibular body, which showed very good (rP> 0.7) and significant (p <0.05)correlation / Doutorado / Anatomia / Doutor em Biologia Buco-Dental

Orientador: Paulo Henrique Ferreira Caria / Texto em português e inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T18:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_CamilaPinhata_D.pdf: 2293185 bytes, checksum: 1a8225d4fe8bdc9f77d02b66f33febf0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ao longo da evolução humana, as estruturas que formam a articulação temporomandibular, particularmente o osso temporal, têm apresentado algumas características que nos permitem diferenciar espécimes de hominídeos, e embora a morfologia dessas estruturas tenham sido bem apreciadas ao longo da evolução humana, a distribuição das tensões mastigatórias no osso temporal é apenas parcialmente compreendida, especialmente no que diz respeito às forças incidentes na fossa mandibular. Uma preocupação crescente com as alterações nessa articulação tem estimulado as pesquisas para a elucidação do complexo, função e disfunção da articulação temporomandibular. Acreditar-se que os principais fatores contribuintes que afetam a saúde dos tecidos articulares sejam as características das cargas que incidem sobre esta articulação, além disso, alguns autores reportam que problemas envolvendo postura de cabeça e pescoço também podem causar disfunções temporomandibulares. Os Objetivos deste estudo foram realizar uma revisão sistemática a fim de encontrar evidências suficientes para aceitar ou negar a associação entre postura de cabeça e pescoço e disfunções temporomandibulares e analisar as tensões mastigatórias na fossa mandibular de diferentes hominídeos. A revisão sistemática sobre o tema disfunções temporomandibulares e postura de cabeça e pescoço foi realizada nas bases de dados Medline, ISI Web of Science, EMBASE, PubMed e Lilacs. Dezessete artigos preencheram os critérios de inclusão, os quais tiveram sua qualidade metodológica avaliada. As evidências encontradas na revisão sistemática mostraram que a relação entre disfunções temporomandibulares e postura de cabeça e pescoço ainda é controversa e o número insuficiente de artigos considerados de excelente qualidade metodológica é um fator que dificulta a aceitação ou negação desta associação. Para analisar as tensões mastigatórias na fossa mandibular dos hominídeos estudados, foi desenvolvido 1 modelo analítico tridimensional a partir de imagens tomográficas de um crânio e uma mandíbula secos de um homo sapiens sapiens; em seguida foram construídos 3 modelos do tipo CAD tridimensional, a partir do modelo analítico tridimensional gerado pelo crânio e mandíbula secos do homo sapiens sapiens e de arquivos em formato esteriolitográfico dos fósseis La Ferrassie 1 e Cro-magnon 1 obtidos junto ao Museu Nacional de História Natural de Paris. Os modelos foram posteriormente convertidos em malhas de elementos finitos (Ansys 1.4) e cargas simulando a ação dos músculos masseter, temporal e pterigoideo medial foram aplicadas. Os resultados dessas simulações nos permitiram verificar que as tensões ficaram menos intensas e ocuparam uma área mais ampla na fossa mandibular dos hominídeos ao longo do tempo, e os locais com maior incidência de tensões foram os que mais sofreram modificações morfológicas / Abstract: Throughout human evolution, the structures that form the temporomandibular joint , particularly the temporal bone , have shown some characteristics that allow us differentiate hominid specimens , and although the morphology of these structures have been well appreciated throughout human evolution, the masticatory stress distribution at the temporal bone is partially understood, especially with regard to incident forces at the mandibular fossa. A growing concern about the changes in this joint has stimulated research to elucidate the function and dysfunction complex of temporomandibular joint. Believe that the main factors that affect the health of joint tissues are the characteristics of the loads imposed on this joint, moreover, some authors report that problems involving the head and neck posture can also cause temporomandibular disorders. The objectives of this study were to conduct a systematic review in order to find sufficient evidence to accept or deny the association between head and neck posture and temporomandibular disorders and to analyze the masticatory stresses in the mandibular fossa of different hominids. The systematic review on temporomandibular disorders and posture of the head and neck was performed in Medline, ISI Web of Science, EMBASE , PubMed and Lilacs; Seventeen articles met the inclusion criteria, which had assessed their methodological quality. The evidence found in the systematic review showed that the relationship between temporomandibular disorders and posture of the head and neck is still controversial and the insufficient number of articles considered of excellent methodological quality is a factor that hinders accept or deny of this association. To analyze the masticatory stresses in the mandibular fossa, one dimensional analytical model was developed from CT images of a dried skull and jaw of a Homo sapiens sapiens; Then 3 dimensional CAD models were developed, from the dimensional analytical model generated by the dry skull and mandible of Homo sapiens sapiens and esteriolitográfico format files of fossils La Ferrassie 1 and Cro-magnon 1, obtained from the National Museum of Natural History in Paris. Then, the models were converted into finite element mesh (Ansys 1.4) and loads simulating the action of the masseter, temporalis and medial pterygoid were applied. The results of these simulations allowed us to verify that the voltages were less intense and occupied a wider area in the mandibular fossa of hominids over time and the locals with higher incidence of tensions were that suffered more changes morphological / Doutorado / Anatomia / Doutora em Biologia Buco-Dental

Orientador: Bruno Salles Sotto Maior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-26T02:31:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_CamilaLimade_D.pdf: 4968088 bytes, checksum: a9bb40fab0bfdd7829fa7a2721742237 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A macrogeometria do implante está relacionada ao desenho do colar, conexão protética, formato das roscas e do corpo do implante. Diferentes desenhos do implante podem criar diferentes concentrações de tensão/deformação no tecido ósseo peri-implantar de boa qualidade, entretanto existe limitada informação sobre a influência desses parâmetros no comportamento biomecânico do implante instalado em osso de baixa qualidade. Nesse sentido, dois estudos foram conduzidos, sendo que o primeiro avaliou a influência do desenho do colar e das roscas na concentração de tensão e deformação no implante e no osso de suporte e o segundo estudo avaliou diferentes tipos de conexão protética e formatos do corpo do implante no comportamento biomecânico do osso peri-implantar. No primeiro estudo, seis modelos de implantes cilíndricos (4 x 10mm) hexágono externo foram obtidos pela combinação de dois desenhos de colar (liso e com microroscas) e três formatos de rosca (quadrado, trapezoidal e triangular). Para o segundo estudo, quatro modelos de implantes foram construídos com dois tipos de conexão protética (Hexágono Externo e Cone Morse) e dois formatos de corpo (cilíndrico e cônico). Em ambos estudos, os implantes receberam uma coroa unitária na região de 1° molar superior, a qual foi realizado um carregamento axial de 200N. Em seguida, foram analisados pelo método tridimensional de elementos finitos. Os modelos foram criados a partir de um software de desenho assistido por computador e o modelo ósseo foi construído a partir de tomografia computadorizada do tipo cone-beam da região posterior da maxila. Os dados do primeiro estudo foram analisados quantitativamente por ANOVA one-way com nível de significância a 5%. No estudo 2, utilizou-se os critérios de tensão de cisalhamento (?max) e deformação (?max) no osso peri-implantar. O estudo 1 mostrou que o desenho do colar afetou todos os parâmetros no implante e no osso cortical (P < 0.05), contribuindo com 99,79% no total de tensão de von Mises (?vM) e mais de 90% no total de tensões/deformação. O colar com microroscas apresentou maior ?vM (54.91±1.06 MPa) no implante bem como maior ?max (11.98±0.07 MPa) e ?max (0.97±0.07 x 10-3 ?m) no osso cortical, embora tenha gerado um padrão de distribuição de tensões/deformação mais adequado no osso peri-implantar. O desenho das roscas influenciou biomecanicamente apenas o osso trabecular (P < 0.05), contribuindo com mais de 95% das tensões geradas. O desenho de rosca triangular foi responsável por produzir menor tensão de tração (3.83±0.34 MPa), tensão de cisalhamento (4.14±0.47 MPa) e deformação (0.90±0.04 x 10-3 ?m). O estudo 2 mostrou que o tipo de conexão protética e formato do corpo influenciaram ?max e ?max no osso peri-implantar, sendo os implantes do tipo Cone Morse e formato cilíndrico responsáveis em produzir os menores valores de ?max e ?max no osso cortical e trabecular, respectivamente. Concluiu-se que a presença das microroscas no colar do implante, conexão Cone Morse, formato de rosca triangular e corpo cilíndrico são os parâmetros da macrogeometria que positivamente influenciam o comportamento biomecânico de implante unitário ancorado em osso de baixa qualidade / Abstract: Implant macro design is related to its collar design, prosthetic connection, thread design and body shape. Different implant macro designs can create distinct stress/strain concentrations in the peri-implant sites of good-quality bone, however there is limited information about the influence of these implant macro design parameters on the biomechanical behavior of the implant installed in a low-quality bone. Accordingly, two studies were conducted, and the first evaluated the effect of the collar and threads designs on the stress and strain distribution in the implant and low-quality bone and the second study evaluated different types of prosthetic connection and implant body shapes on the biomechanical behavior of the peri-implant bone. In the first study, six cylindrical external hexagon implants models (4 x 10 mm) were obtained by the combination of two collar designs (smooth and microthread) and three thread shapes (square, trapezoidal and triangular). For the second study, four implant models were constructed with two types of prosthetic connection (External Hex and Morse Taper) and two implant body shapes (cylindrical and conical). In both studies, the implants supported single upper first molar crowns and the restorations received 200 N axial loading and were analyzed by three-dimensional finite element method. The models were created from a computer-aided design modeling software and the bone model was constructed based on a cone-beam computer tomography of the posterior region of maxilla. Data of the first study were quantitatively analyzed by one-way ANOVA at a significance level of 5%. In the study 2, the criteria of shear stress (?max) and strain (?max) were used to evaluate peri-implant bone. The first study showed that collar design affected all parameters of the implant and cortical bone (P < 0.05), contributing to 99.79% of total von Mises stress (?vM) in the implant and more than 90% of total stresses/strain generated in the cortical bone. The microthread collar showed the highest values to ?vM (54.91±1.06 MPa) in the implant, as well as to ?max (11.98±0.07 MPa) and ?max (0.97±0.07 x 10-3 ?m) in the cortical bone, despite it had produced the more favorable stresses/strain distribution pattern on the peri-implant bone. Threads design influenced biomechanically only the trabecular bone (P < 0.05), contributing more than 95% of total stresses generated. The triangular thread shape was responsible for producing the lowest values to ?max (3.83±0.34 MPa) and ?max (4.14±0.47 MPa) stresses and ?max (0.90±0.04 x 10-3 ?m). The second study showed that the two types of prosthetic connection and implant body shape influenced ?max and ?max on the peri-implant bone and Morse taper and cylindrical implants were responsible to produce the lowest ?max and ?max values in the cortical and trabecular bone, respectively. It was concluded that the presence of microthread collar on the implant neck, Morse Taper connection, triangular thread shape and cylindrical implant are the implant macro design parameters that positively influence the biomechanical behavior of single implant restoration in the low-quality bone / Doutorado / Protese Dental / Doutora em Clínica Odontológica

Orientador: Paulo Henrique Ferreira Caria / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-22T21:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossi_AnaClaudia_D.pdf: 2661809 bytes, checksum: 591f9cf3de123e68c44228131f8fd680 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O corpo da mandíbula sofre remodelação pelas tensões geradas pelos dentes e ação muscular. Para avaliar a resposta mecânica funcional da estrutura óssea mediante esforço mastigatório, diferentes métodos têm sido utilizados, dentre os quais se destacam as análises fotoelásticas e de elementos finitos. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de tensões oclusais no corpo da mandíbula, pelas análises fotoelástica e de elementos finitos. Para a primeira avaliação foi reproduzido um modelo de resina fotoelástica por duplicação de uma hemimandíbula dentada. Os dentes antagonistas também foram duplicados em resina para simular a condição de oclusão com os dentes posteriores inferiores. Para o teste de carregamento, cargas verticais de 50, 100, 150, 200N, foram aplicadas no longo eixo do primeiro molar superior. Imagens foram obtidas mostrando franjas isocromáticas para avaliação das tensões geradas na face lateral da mandíbula. A partir da tomografia computadorizada da mesma hemimandíbula, foi construído o modelo de elementos finitos. As condições de carga e suporte aplicadas na análise de elementos finitos foram às mesmas aplicadas na análise fotoelástica. As estruturas foram caracterizadas conforme as propriedades mecânicas de resina epoxi e osso. Na análise fotoelástica, verificou-se que na carga de 50N, as tensões se concentraram apenas nas áreas 1 e 5 com franjas de ordem 1. Na carga de 100N as tensões se concentraram nas áreas 1, 2, 3, 4, 5 e 6 com franjas de ordem 1. Na carga de 150N as tensões se concentraram nas áreas 1, 2, 3 e 4 com franjas de ordem 2 e nas áreas 5, 6, 7 e 8 com franjas de ordem 1. Na carga de 200N as tensões se concentraram nas áreas 1, 2, 3, e 4 com franjas de ordem 3; as áreas 5 e 6 apresentaram-se com franjas de ordem 2; e as áreas 7, 8, 9, 10 e 11 apresentaram franjas de ordem 1. Em todas as cargas aplicadas não houve concentração de tensões nas áreas 12, 13 e 14. Na análise de elementos finitos, as tensões de Von Mises se distribuíram de forma similar tanto no modelo caracterizado como resina quanto como osso. As tensões ocorreram em maior intensidade nas áreas próximas aos molares, ou seja, 1, 2, 3 e 6. Em todas as cargas aplicadas, e em ambos os modelos, os valores das tensões de Von Mises foram menos intensas nas áreas 12, 13 e 14. Ambas as análises mostraram que o corpo mandibular concentra tensões provenientes das cargas oclusais posteriores no trígono retromolar, linha oblíqua e processo alveolar ao nível dos molares quando submetidas a tensões no primeiro molar / Abstract: The form and function of human jaw report that the region of the mandibular corpus reshapes itself forward of the stresses generated by teeth and muscle function. To evaluate the mechanical response of the bone structure by functional masticatory effort, different methods for biomechanical studies have been used, among which stand out the photoelastic and finite element analysis. The aim of this study was evaluate the effect of occlusal stresses in the mandibular corpus by photoelastic and finite elements analysis. The totally dentate hemimandible photoelastic resin model and its respective antagonist posterior teeth were obtained by replication of the natural mandible. For the load test, were applied vertical loads with 50, 100, 150, and 200N at a fixed point of the long axis of upper 1st molar. Images of each load application showing isochromatic fringes were obtained for stress evaluation generated on the lateral face of the jaw. The finite element model was build based upon a CT scan of the same jaw used to perform the replicas. The load and support conditions applied to the finite element analysis were the same as applied in the photoelastic analysis. The mechanical properties of structures were characterized based on epoxy resin and bone. In photoelastic analysis, we verify that, under a 50N load, the stresses were concentrated in the 1 and 5 areas with order fringe 1. Under a 100N, the stresses were concentrated in the 1, 2, 3, 4, 5 and 6 areas with order fringe of 1. Under a 150N were applied, the stresses were concentrated in 1, 2, 3, and 4 areas with order fringe of 2; and in the 5, 6, 7 and 8 areas with order fringe of 1. Loads with 200N resulted in stresses concentrated in the 1, 2, 3, and 4 areas with order fringes of 3; 5 and 6 areas present order fringes of 2; 7, 8, 9, 10 and 11 present order fringes of 1. In all loads applied there was no stress concentration in the 12, 13 and 14 areas. In finite element analysis, the Von Mises stresses were distributed similarly in both characterized models, epoxy resin and bone. Higher intensities of stresses occurred in the molars regions, ie, 1, 2, 3 and 6. In all applied loads, and in both models, the values of the Von Mises stresses were less intense in 12, 13 and 14 areas. The morphology of the mandibular corpus is subjected to high stress concentration, mainly, retromolar trigon, oblique line and alveolar process at the molars when submitted to stresses in the 1st molar / Doutorado / Anatomia / Doutora em Biologia Buco-Dental

Orientador: Philippe Remy Bernard Devloo, Sônia Maria Gomes / Tese (doutorado) ¿ Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-19T19:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siqueira_Denisede_D.pdf: 19845716 bytes, checksum: dbcb91683ea323e390eb0dc4a89e18c3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O estudo do presente trabalho se enquadra na área de Análise Numérica para equações diferenciais utilizando o método de elementos finitos. Especificamente, o objetivo é a construção de espaços de elementos finitos vetoriais Hdiv-conformes. Em formulações mistas de problemas elípticos, que consistem em resolver, simultaneamente, tanto a variável primal p quanto a sua variável dual gradiente de p, espaços do tipo Hdiv são utilizados para aproximar a variável dual. A principal característica de espaços Hdiv-conformes é a continuidade da componente normal nas interfaces dos elementos. Para garantir este comportamento, propõe-se uma sistemática de construção baseada na definição de um campo vetorial ajustado a geometria da partição do domínio, combinada com funções de base escalares H1conformes disponíveis na literatura. Com esta metodologia, são construídas bases hierárquicas, de ordem arbitrária, para subespaços Hdiv-conformes em partições triangulares ou quadrilaterais bidimensionais. No entanto, na simulação de problemas elípticos pela formulação mista, os espaços envolvidos na aproximação das variáveis dual e primal necessitam ser compatíveis para garantir a estabilidade do método. Neste sentido, os espaços desenvolvidos são ajustados de forma a obter taxas ótimas de convergência em um problema de autovalor de Steklov. Considera-se também o acoplamento de formulações clássica e mista para um problema elíptico, no contexto de decomposição de domínios, em que as bases Hdiv-conformes compatibilizadas são aplicadas na formulação mista correspondente / Abstract: The study of this work fits in the area of numerical analysis for differential equations using the finite element method. Specifically, the goal is to construct Hdiv-conformes vectorial finite element spaces. In the mixed formulations of elliptic problems, where the principle is to solve simultaneously both the variable primal p as its dual variable gradient of p, Hdiv spaces are used to approximate the dual variable. The main feature spaces Hdiv-conformes is the continuity of the normal component at the interfaces of elements. To ensure this behavior, we propose a systematic construction based on the definition of a vector field adjusted to the geometry of the domain partition, combined with scalar basis functions H1-conformes available in the literature. With this methodology, hierarchical bases are constructed of arbitrary order, for subspaces Hdiv-conforming considering partitions in two-dimensional triangular or quadrilateral elements. However, the simulation of elliptic problems by the mixed formulation, the spaces involved in the approximation of the primal and dual variables need to be compatible to ensure the stability of the method. In this sense, the approximations spaces are adjusted to obtain optimal rates of convergence for a Steklov eigenvalue problem. It is also consider the coupling of classical and mixed formulations for an elliptical problem in the context of domain decomposition, which the compatibilized bases Hdiv-conformes are applied to the corresponding mixed formulation / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Altair Antoninha Del Bel Cury / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:30:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_CamilaLimade_M.pdf: 1540257 bytes, checksum: bda7c72558234d710525932300d299a1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este estudo avaliou a influência da ancoragem apical de implantes sub-cristais com plataforma switching em região posterior de maxila quanto a estabilidade primária e comportamento biomecânico. Quatro modelos de ancoragem óssea foram utilizados nas avaliações: implante de 4,0 x 13 mm de comprimento fixado bicorticalmente (A), implante de 4,0 × 11 mm de comprimento ancorado apenas na cortical da crista (B) ou 2 milímetros posicionados sub-cristal com (C) ou sem (D) o ápice ancorado no osso cortical do assoalho do seio maxilar. A estabilidade primária foi verificada pelo torque de inserção e medida de frequência de ressonância (ISQ) de implantes inseridos em blocos de poliuretano (n=5). O comportamento biomecânico foi obtido através de análise por elementos finitos (AEF), em que os modelos virtuais foram construídos para representar as diferentes ancoragens ósseas. O tecido ósseo foi considerado anisotrópico e um coeficiente de fricção de 0,3 foi utilizado na interface osso-implante para simular carregamento imediato. Todos os modelos foram carregados com 200 N de força distribuída em três pontos oclusais na coroa cerâmica do pré-molar para simular contato cêntrico ou um contato na cúspide vestibular para simular contato excêntrico. A ancoragem do ápice na cortical óssea aumentou a estabilidade primária dos implantes sub-cristais (torque de inserção 43.2±4.1; ISQ 77.2±2.4), entretanto, também aumentou os valores de tensão / deformação quando comparado com o implante sub-cristal ancorado apenas em osso trabecular. O osso trabecular é capaz de dissipar as tensões pelo aumento da micromovimentação, especialmente sob carga excêntrica. A ancoragem do ápice dos implantes sub-cristais na cortical do seio maxilar é benéfica do ponto de vista biomecânico, por direcionar as forças tanto cêntricas quanto excêntricas para a região cortical e contribuir para diminuir a micromovimentação do implante / Abstract: This study evaluated the influence of apical anchorage of implants with platform switching at posterior maxilla on primary stability and biomechanical behavior of subcristal implants. Four anchorage designs were used in evaluations: one 4.0×13 mm length implant was fixed bicortically (A), and one 4.0×11 mm length implant was anchored only in crystal cortical (B) or positioned 2 mm subcrestally with (C) or without (D) its apex anchored in cortical bone. Primary stability was accessed by insertion torque and resonance frequency measurements (ISQ) of implants inserted in polyurethane blocks (n=5). The biomechanical behavior was accessed by finite element analysis (FEA), in which virtual models were constructed to representing one of the anchorage designs. The bone tissue was considered anisotropic and a 0.3 frictional coefficient was used at the implant-bone interface to simulate immediate placement. All models were loaded with 200 N force distributed over three occlusal points on the premolar ceramic crown to simulate centric contacting or over one contact at buccal cusp to simulate eccentric contacting. The anchorage of apex into cortical bone testing material improved the primary stability of subcrestal implants (insertion torque 43.2 ± 4.1; ISQ 77.2 ± 2.4); however, the stress/strain values also increased when compared to the subcristal implant anchored only into trabecular bone. The trabecular bone is able to dissipate the stresses by increasing micromotion, especially at eccentric loading. The anchorage of subcristal implant apex into sinus floor cortical bone is biomechanically beneficial, for directing the centric and eccentric forces to cortical region and reduces the micromotion implant / Mestrado / Protese Dental / Mestra em Clínica Odontológica

Dans le cadre de cette thèse, une modélisation par éléments finis continue renforcée discrète est développée. Le modèle est basé sur le concept de la cellule élémentaire, avec utilisation de connecteurs pour prendre en compte la rigidité en tension de la structure, et modéliser l'anisotropie du tissu et un élément coque pour décrire la rigidité en cisaillement et gérer le frottement et le contact avec les outils lors de la simulation du procédé de préformage. Les différents éléments de ce maillage spécifique sont générés automatiquement à l'aide des scripts pythons. Associés à ce choix de modélisation, les caractéristiques du comportement sont déterminées à l'aide d'essais expérimentaux conduits sur le renfort et d'une démarche de méthode inverse. Le comportement de ces différents éléments est choisi d'être linéaire élastique en premier lieu, et par la suite à évoluer pour devenir non linéaire. Ces développements numériques sont réalisés dans le logiciel Abaqus/ Explicit. Dans un second temps le modèle développé est utilisé dans le cadre de simulation de l'étape de préformage des renforts secs. A ce titre un démonstrateur expérimental développé dans le cadre de la thèse sert à obtenir des résultats expérimentaux pour corréler ces travaux de simulations. Des comparaisons avec des simulations mono-couche, hémisphérique, permettre de mettre en évidence l'influence des paramètres de simulations mises en jeu. Dans le cadre de préformages de plusieurs plis, l'influence des caractéristiques du contact / frottement est mise en évidence. Finalement une procédure d'automatisation afin de rendre la simulation plus ergonomique dans un contexte industriel est présentée. Cette procédure consiste à générer le maillage spécifique et mettre la simulation en donné dans Catia. Les simulations peuvent ainsi se réaliser sans le passage par Abaqus/CAE. / In this work, a discrete approach for the simulation of the preforming of dry woven reinforcementis proposed. A “unit cell” is built using elastic isotropic shells and axial connectors instead of bars and beams used in previous studies. Shell elements are used to take into account the in-plane shear stiffness and to manage contact phenomenon with the punch and die. Connectors reinforce thestructure in the yarn directions and naturally capture the specific behavior of the fabric. To identify the material parameters, uniaxial tensile tests and bias tests have been employed. A numerical algorithm,coupling Matlab and Abaqus/Explicit, is used to determine the shear parameters by an Inverse method. The model has been implemented in Abaqus to simulate hemispherical stamping.Experimental results are compared to numerical simulations, good agreement between both resultsis shown for the case of single layer forming.This model has been then used to simulate a multilayer performing and a numerical study of the effect of fiction coefficient has been performedFinally a tool which interfaces a CAD Software to the Abaqus/code has been developed.

Afin de mieux comprendre et de mieux quantifier la formation des dommages d'impact et leurs conséquences sur la tenue de la structure composite, le recours à la simulation numérique semble être un complément indispensable pour enrichir les campagnes expérimentales. Cette thèse a pour objectif la mise au point d'un modèle d'impact pour la simulation numérique par éléments finis dynamique implicite, capable de prévoir les dommages induits.La première étape du travail a consisté à élaborer un modèle s'appuyant sur le modèle de comportement du pli « Onera Progressive Failure Model » (OPFM) et sur le modèle bilinéaire de zones cohésives proposé par Alfano et Crisfield, puis d'évaluer la sensibilité aux différentes composantes des lois de comportement de la réponse à un impact et des dommages prévus. Des essais d'impact et d'indentation sur des plaques stratifiées en carbone/époxy ont ensuite été réalisés, analysés et enfin confrontés aux résultats numériques, afin d'évaluer les performances à l'impact du modèle OPFM et ses limites.Ces travaux permettent d'aboutir à trois principales conclusions. Premièrement, l'usage de modèles de zones cohésives semble nécessaire pour prévoir la chute de force caractéristique de l'impact sur stratifiés. Deuxièmement, la prise en compte des contraintes hors plan, notamment les cisaillements, est indispensable pour prévoir correctement l'endommagement d'impact. Enfin, si le modèle OPFM est capable de prévoir qualitativement les dommages d'impact, l'absence de caractère adoucissant ou de viscoplasticité semble cependant limiter leur prévision quantitative. / In order to improve the understanding and the quantification of the impact damage formation and of their consequences on the composite structure behavior, numerical simulation seems to be a necessary complement to experiments. This thesis aims at designing an impact model suited for a dynamic implicit finite element numerical simulation, able to predict the induced damages.The first step of the work consisted in building an impact model using the ply behavior law “Onera Progressive Failure Model” (OPFM) and the bilinear cohesive law defined by Alfano and Crisfield, then in evaluating the impact response and the predicted damage sensitivity to the different parameters of the behavior laws. Impact and indentation tests on carbon/epoxy laminate plates have then been performed, analyzed and compared with the numerical results, in order to evaluate the impact performance of OPFM and its limits.This work points out three key results. First, the use of cohesive zone models seems necessary to predict the typical load drop. Secondly, the out-of-plane constraints, especially the shearing, must be taken into account to correctly predict impact damages. Finally, even if the OPFM model is able to qualitatively predict impact damages, the lack of softening or viscoplasticity seems to limit their quantitative prediction.

Embankment dams encounter several problems in terms of dam safety. One of those problems is called internal erosion. This phenomenon is induced by the movement of fine particles within the dam due to seepage forces. If the dam is not able to self-heal, the eroded zones will increase which will eventually cause the dam to fail. Thus standards have been created by Svensk Energi and summarized in the Swedish dam safety guideline RIDAS 2012. These standards are used as a basic in the risk analysis of existing dams and provide guidelines for proper design of future dams.A dam in Sweden has presented recurring incidents related to internal erosion within the core. The impact of this internal erosion is analysed in this thesis with the use of Finite Element Method/Analysis (FEM/A). FEA models simulate the in situ stresses in the dam and calculate the strength. It also enables the analysis of changing hydraulic conductivity and its effect on the overall effective strength due to changing pore pressure and seepage forces. The analysis using numerical methods was performed in the program PLAXIS2D and SEEP/W while limit equilibrium analysis was done in SLOPE/W.The calculation in PLAXIS2D was performed by using the Mohr-Coulomb constitutive model. The in situ stresses are initially calculated using gravity loading since this is the preferred method on an uneven terrain instead of a K0-calculation. Then, through a set of phases in the program, zones where erosion is assumed to have occurred are changed. These zones have a higher permeability and will thus affect the pore pressures in the dam following Darcy’s law with permeability through a set medium.The increased permeability is set to follow an increased void ratio due to loss of fine material in the core. How this increase of void ratio affects the permeability is investigated through using Ren et al’s (2016) proposed equation for calculating permeability with a set void ratio. Their equation, apart from the usually used Kozeny-Carman equation, considers both effective and ineffective void ratio where the ineffective void ratios refers to the volume of pores that is immobile when flow is considered.The increased flow in the eroded zones of the core did not seem to impact the strength of the dam in much regard. The phreatic surface and thus the pore pressure did not change enough to influence the overall effective strength of the dam. It raises the question if the stability of an earth-rock fill dam will be affected due to increased pore pressure at all due to its draining properties and if it would rather fail due to increased seepage forces.