Коэффициент Пуассона дентина как анизотропной среды с гексагональной симметрией

Автор: С.А. Муслов, Д.С. Лисовенко, А.С. Арутюнов, А.А. Пивоваров, А.И. Манин, Л.Г. Киракосян, Я.Н. Харах, С.Д. Арутюнов

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 4 (82) т.22, 2018 года.

Бесплатный доступ

Коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации) играет важную роль в деформационном поведении материалов. Наравне с модулем Юнга он составляет две независимые и наиболее информативные материальные константы твердых тел. Для твердых тканей зуба (эмали и дентина) коэффициент Пуассона должен соответствовать коэффициенту Пуассона реставрационных материалов во избежание перенапряжений на границе разделов реставрационный материал ‒ эмаль и реставрационный материал ‒ дентин. Кроме того, величина коэффициента Пуассона влияет на деформационную прочность эмали и дентина, а именно трещиностойкость при возникновении в них напряженно-деформированного состояния. В данной работе впервые получена ориентационная зависимость коэффициента Пуассона дентина зубов на основе матриц упругих постоянных и коэффициентов податливости гексагональных кристаллов, какими являются кристаллы гидроксиапатита дентина. Результаты вычисления коэффициентов Пуассона дентина как кристаллической системы с гексагональной структурой представлены в виде таблиц и на диаграммах в полярной и декартовой системах координат. Также рассчитаны экстремальные (минимальный и максимальный) коэффициенты для соответствующих направлений продольной и поперечной деформаций в кристаллографической системе координат. Показано, что максимальное значение коэффициента Пуассона дентина (0,53) больше верхнего предела для коэффициента Пуассона изотропных материалов, в том числе известных реставрационных материалов, что в ряде случаев может снижать качество реставраций в микрообъемах. Отмечается, что аналогичный анализ может быть выполнен и для эмали зубов.

Еще

Дентин, коэффициент Пуассона, кристаллы гидроксиапатита

Короткий адрес: https://sciup.org/146282112

IDR: 146282112   |   УДК: 611/531   |   DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2018.4.09

The Poisson's ratio of dentin as anisotropic medium with hexagonal symmetry

The Poisson's ratio (coefficient of transverse deformation) plays an important role in the deformation behavior of materials. Along with the Young's module, it constitutes a pair of independent and most informative material constants of solids. For hard tissues of the tooth (enamel and dentin), the Poisson's ratio should correspond to the Poisson's ratio of restorative materials in order to avoid overstresses at the boundary of the sections restorative material-enamel and restoration material-dentin. In addition, the value of the Poisson's ratio affects the deformation strength of enamel and dentin, namely, crack resistance, when they occur in a stress-strain state. In this paper, the orientational dependence of the Poisson's ratio of teeth dentin on the basis of matrices of elastic constants and the compliance coefficients of hexagonal crystals, such as crystals of dentine hydroxyapatite, was obtained for the first time. The results of calculating the Poisson's ratios of dentin as a crystalline system with a hexagonal structure are presented in the form of tables and diagrams in the polar and Cartesian coordinate systems. The minimum and maximum coefficients for the corresponding directions of the longitudinal and transverse deformations in the crystallographic coordinate system are also calculated. It is shown that the maximum value of the Poisson's ratio of dentin (0.53) is greater than the upper limit for the Poisson's ratio of isotropic materials, including known restoration materials, which in some cases may reduce the quality of restorations. It is noted that a similar analysis can be performed for tooth enamel.

Еще

Список литературы Коэффициент Пуассона дентина как анизотропной среды с гексагональной симметрией

  • Беломестных В.Н., Теслева Е.П. Коэффициент Пуассона и параметр Грюнайзена твердых тел//Известия Томского политехнического университета. -2003. -Т. 306, № 5. -С. 8-12.
  • Гольдштейн Р.В., Городцов В.А., Лисовенко Д.С. Изменчивость упругих свойств гексагональных ауксетиков//Доклады Академии наук. -2011. -Т. 441, № 4. -С. 468-471.
  • Иванов Г.П., Лебедев Т.А. О физическом смысле коэффициента Пуассона//Труды Ленингр. политехн. ин-та им. М.И. Калинина. -1964. -№ 236. -С. 38-46.
  • Лебеденко И.Ю., Арутюнов С.Д., Муслов С.А., Усеинов А.С. Нанотвердость и модуль Юнга зубной эмали//Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. -2009. -№ 4. -С. 637-638.
  • Лебеденко И.Ю., Арутюнов С.Д., Муслов С.А., Усеинов А.С. Исследование наномеханических свойств зубной эмали//Кафедра. -№ 32. -С. 24-28.