Reliability of FEA on the Results of Mechanical Properties of Materials

ABSTRACT

The present study evaluated the reliability of FEA on the results of different mechanical properties (E and v) of materials. Two 3D models of a maxillary canine with endodontic treatment, intracanal post, composite resin core and restored with porcelain-fused-to-metal crown were generated according to micro-CT images. Two groups with different E and ν values for porcelain, metal coping alloy, resin cement and composite resin were established. The materials' properties for group GL were based on literature data, while for group GIE the impulse excitation technique was used. A load of 180 N was applied at 45° on the incisal third of the lingual surface of the canine tooth. All models were supported by the periodontal ligament (x=y=z=0). The von Mises stress (VMS) was calculated. The stress values revealed differences between the groups for both VMS distribution and value. The porcelain (GL 5.966 MPa; GIE 7.478 MPa), metal coping (GL 3.811 MPa; GIE 0.973 MPa) and core (GL 4.771 MPa; GIE 0.026 MPa) were significantly affected. In conclusion, this study showed that the determination of mechanical properties (E and ν) of materials is essential for the reliability on the results of FEA.

RESUMO

Resumo O presente estudo avaliou a confiabilidade do MEF nos resultados de diferentes propriedades mecânicas (E e v) dos materiais. Dois modelos 3D de um canino superior com tratamento endodôntico, pino intrarradicular, núcleo em resina composta e restaurado com coroa metalocerâmica foram gerados de acordo com imagens de micro-CT. Dois grupos com diferentes valores de E e v para a cerâmica, coping metálico, cimento resinoso e resina composta foram criados. As propriedades dos materiais para o grupo GL foram baseadas em dados obtidos da literatura, enquanto para o grupo GIE a técnica de excitação por impulso foi utilizada. Carga de 180 N foi aplicada a 45° na superfície lingual do terço incisal do canino. Todos os modelos foram suportados pelo ligamento periodontal (x=y=z=0). Tensões equivalentes de von Mises (VMS) foram calculadas. Os valores de tensões revelaram diferença entre os grupos, ambos para a distribuição e valor das VMS. A cerâmica (GL 5,966 MPa; GIE 7,478 MPa), coping metálico (GL 3,811 MPa; GIE 0,973 MPa) e núcleo (GL 4,771 MPa; GIE 0,026 MPa) foram significativamente afetados. Em conclusão, este estudo mostrou que a determinação das propriedades mecânicas (E and v) dos materiais é essencial para a confiabilidade dos resultados do MEF.