牙齒骨釘結構之強度分析與最佳化設計

成 果

       本案運用HyperMesh進行CAE建模，並使用OptiStruct來進行分析求解。將牙齒咬合所產生的力量，施加於骨釘上並計算其應力大小，判斷是否產生材料破壞。

       利用最佳化技術進行改良設計，進而提高牙釘承受外力的極限。經CAE改良設計後，可提高骨釘承載15 %以上之剛性強度。

 

骨釘結構CAE分析結果示意圖

技術亮點

• HyperMesh前處理器可快速建模，產生模擬所需的3D網格。對於模型接觸與材料的設定，亦或者是變更設計，皆可以快速搞定。

• OptiStruct作為求解器，可以幫我們模擬脆性材料的問題，並找到破壞時的應力分布，並可進行拓樸最佳化設計，提升骨釘之剛性強度。

延伸應用

       本案例可延伸應用至其他醫療植入物的模擬與設計優化，特別是需要高強度和精密設計的植入物，例如: 人工髖關節、脊椎融合物、心臟瓣膜支架、牙科植體（人工牙根）、骨折固定板、人工膝關節…等，皆可進行事前的模擬並找到最佳的設計。