CN116413204A - 一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于应力测量装置技术领域，具体涉及一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置及使用方法。包括结构相同的第一加载组件和第二加载组件，所述第一加载组件和所述第二加载组件按照中心对称的方式进行装配；所述第一加载组件和所述第二加载组件之间装配有牙齿修复体粘接结构；第一加载组件和第二加载组件上分别设置有若干个加载孔，通过在不同的加载孔上装配加载块能够对牙齿修复体粘接结构进行不同拉剪组合应力状态下的力学性能测试，测试得到不同拉剪组合应力状态下的失效强度。

Description

一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置及使用方法

技术领域

本发明属于应力测量装置技术领域，具体涉及一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置及使用方法。

背景技术

牙齿修复体在实际应用过程中，修复体粘接胶层内部会受到多种类型的应力，其中主要包含剪切应力、拉伸应力、压缩应力和弯曲应力。其中，剪切应力是当修复体和牙齿表面之间受到剪切应力时，剪切应力会通过粘接胶层进行传递，剪切应力平行于接触面；拉伸应力会发生在修复体和牙齿表面之间的粘接胶层中，当修复体被拉伸时，会在粘接胶层中产生拉应力；压缩应力是修复体和牙齿表面之间受到压缩应力的作用，会在粘接胶层中产生应力；弯曲应力是修复体弯曲时会在粘接胶层中产生应力。这些应力可能会相互作用，导致复杂的应力分布，可能会影响粘接胶层的稳定性和牙齿修复体的寿命。因此，在选择和使用粘接剂时，需要考虑这些应力的影响，并确保所选的粘接剂能够在不同类型的应力下提供稳定的粘接。

由于牙齿修复体和牙之间的粘接胶层较薄，垂向作用力在胶层中主要产生垂直于粘接胶层的法向拉应力，剪切作用力在粘接胶层中主要产生于平行于粘接胶层的切向剪应力，其他作用力在粘接胶层上所产生的应力分量也是以粘接胶层的法向拉应力与切向剪应力为主。因此，粘接胶层法向拉应力与切向剪应力作为粘接结构强度校核的评价依据，需要测试不同拉剪应力状态下的粘接胶层失效强度。

测试牙齿修复体粘接强度的常规方法是剪切粘接强度测试。采用其中的粘接试样制备装置进行粘接性能测试样品的制备，然后将试件固定于万能材料试验机上特制的夹具中，调整加载头贴紧牙本质粘接胶层，使加载力方向与粘接胶层平行，直到修复体从牙齿表面剥离，试验机自动记录试件断裂破坏时的应力值，然而上述方式主要测试的是牙齿修复体粘接结构的剪切性能。并且采用该标准粘接结构需要很高的制备要求，才能使得加载力方向与粘接胶层平行，当在制备粘接结构时有加工误差，加载力将无法与粘接胶层平行，粘接胶层受力是混杂的，将很大的影响测试准确性。

目前还没有相应的试验装置能够对牙齿修复体粘接结构进行不同拉剪组合应力状态下的力学性能测试，如何测试牙齿修复体粘接结构的应力成为急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的目前还没有相应的试验装置能够对牙齿修复体粘接结构进行不同拉剪组合应力状态下的力学性能测试的技术缺陷，提供一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置及使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，包括结构相同的第一加载组件和第二加载组件，所述第一加载组件和所述第二加载组件按照中心对称的方式进行装配；所述第一加载组件和所述第二加载组件之间装配有牙齿修复体粘接结构；

所述第一加载组件包括两块平行设置的第一圆弧形钢片，两块所述第一圆弧形钢片可拆卸连接；所述第二加载组件包括两块平行设置的第二圆弧形钢片，两块所述第二圆弧形钢片可拆卸连接；

所述第一圆弧形钢片的直角边一侧设置有第一凹槽，所述第二圆弧形钢片的直角边一侧设置有第二凹槽，所述牙齿修复体粘接结构设置于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；

所述第一圆弧形钢片、所述第二圆弧形钢片上沿圆弧周向均设置有多个加载孔，通过将加载块与不同的位置的所述加载孔连接，实现对所述牙齿修复体粘接结构的不同的角度进行荷载的施加。

本发明的技术方案中，提供了一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，该装置通过在相互配合的两个加载组件上设置多个加载孔，使得加载块能够与不同位置的加载孔配合，进而实现对牙齿修复体粘接结构进行不同拉剪组合应力状态下的力学性能测试，测试得到不同拉剪组合应力状态下的失效强度。为粘接胶层的强度校核提供了更加丰富的、准确的数据支撑。

作为本发明的优选技术方案，所述牙齿修复体粘接结构包括离体牙和竖直粘接于所述离体牙顶面的粘接块，还包括用于包埋所述离体牙的方形容器，所述粘接块设置于第一加载组件一侧，所述方形容器设置于所述第二加载组件一侧。

具体的，取离体牙，使用流动水冲洗牙齿长轴来均匀磨除牙釉质层，制作完全牙本质粘接试件，使用树脂将离体牙包埋在方形容器中，待树脂材料硬固化后，再将暴露的牙本质采用砂纸进行打磨以获得光滑度较好的粘接上表面。

采用3D打印方法或机械加工的方法制备得到粘接块，在离体牙的上表面粘接区域涂抹粘接剂，然后将粘接块垂直粘接到离体牙的上表面粘接区域，即形成牙齿修复体粘接结构。

作为本发明的优选技术方案，所述粘接块设置于两块第一圆弧形钢片之间，所述粘接块设置于第一凹槽一侧，所述粘接块通过第一连接销轴与所述第一圆弧形钢片固定；所述方形容器设置于两块第二圆弧形钢片之间，所述方形容器设置于第二凹槽一侧，所述方形容器通过第二连接销轴与所述第二圆弧形钢片固定。

作为本发明的优选技术方案，所述第一加载组件设置有第一限位组件，所述第一限位组件用于限定所述粘接块的位置，所述第一限位组件包括第一限位块和第一限位夹紧块，所述粘接块设置于所述第一限位块和第一限位夹紧块之间；

所述第二加载组件设置有第二限位组件，所述第二限位组件用于限定所述方形容器的位置，所述第二限位组件包括第二限位块和第二限位夹紧块，所述方形容器设置于所述第二限位块和第二限位夹紧块之间。

作为本发明的优选技术方案，所述第一限位块和所述第二限位块均为扇形形状，所述扇形形状的夹角的90°，所述第一限位块与所述第一圆弧形钢片通过至少两个第一紧固件连接；所述第二限位块与所述第二圆弧形钢片通过至少两个第一紧固件连接。

作为本发明的优选技术方案，所述第一限位夹紧块为矩形形状，所述第一限位夹紧块靠近所述粘接块的一侧设置有平行于所述粘接块侧壁的第一条形缝，所述第一条形缝的长度小于所述第一限位夹紧块的长度，所述第一限位夹紧块上还设置有第一调节螺栓，所述调节螺栓水平贯穿所述第一限位夹紧块设置，所述第一调节螺栓通过调节第一条形缝的缝隙宽度实现对所述粘接块的精确定位。

作为本发明的优选技术方案，所述第二限位夹紧块的结构与所述第二限位夹紧块的结构相同，所述第二限位夹紧块上设置有第二条形缝和第二调节螺栓，所述第二调节螺栓通过调节第二条形缝的缝隙宽度实现对所述方形容器的精确定位。

作为本发明的优选技术方案，所述第一限位夹紧块与所述第一圆弧形钢片通过至少两个第二紧固件连接，所述第二限位夹紧块与所述第二圆弧形钢片通过至少两个第二紧固件固定。

所述第一紧固件和所述第二紧固件均为紧固螺栓，用于保证第一限位组件或者第二限位组件连接的稳固性和限位的准确性。

在拉伸实验过程中，粘接块主要对限位夹紧块施加压力，限位夹紧块与粘接块之间有间隙的话会影响粘接胶层的受力形式，作为本发明的优选方式，所述限位夹紧块上设置有平行于所述粘接块或者方形容器的条形缝，所述条形缝为通过线切割或机加工的方式加工出一条缝，并使得所述限位夹紧块靠近所述粘接块的一侧形成薄片结构，所述条形缝未完全贯通所述限位夹紧块，所述限位夹紧块的侧部还设置有旋转螺栓用于微调所述薄片结构，实现对所述粘接块的精确定位。

作为本发明的优选技术方案，所述第一加载组件包括至少一个第一加载块，所述第一圆弧形钢片上设置有多个第一加载孔，所述第一加载块能够与任意一个所述第一加载孔装配，所述第一加载块用于对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载；

所述第二加载组件包括至少一个第二加载块，所述第二圆弧形钢片上设置有多个第二加载孔，所述第二加载块能够与任意一个所述第二加载孔装配，所述第二加载块用于对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载。

作为本发明的优选技术方案，所述第一加载块夹于两块所述第一圆弧形钢片之间，所述第一加载块能够与任意一个所述第一加载孔通过第三连接销轴连接；所述第二加载块夹于两块所述第二圆弧形钢片之间，所述第二加载块能够与任意一个所述第二加载孔通过第四连接销轴连接。

所述第一加载块和所述第二加载块用于与拉伸试验机连接。

更优选的，所述第一加载组件包括两个第一加载块，两个所述第一加载块分别与不同的第一加载孔配合，两个所述第一加载块用于同时对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载；

所述第二加载组件包括两个第二加载块，两个所述第二加载块分别与不同的第二加载孔配合，两个所述第二加载块用于同时对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载；

其中第一圆弧形钢片的圆心与第二圆弧形钢片的圆心重合。两个第一加载块和两个第二加载块分别围绕圆弧形钢片的圆心呈180°旋转对称，其中两个第一加载块采用A1、A2标记，两个第二加载块采用B1、B2标记，A1、B1的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心，A2、B2的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心。所述第一加载块和所述第二加载块用于对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载。

优选的，当两个所述第一加载块和两个所述第二加载块分别与拉伸试验机连接，施加荷载，能够控制粘接胶层内部所受的拉应力和剪应力是任意值，因此可模拟任意应力状态下的粘接结构受力情况。

当两个所述第一加载块分别连接拉伸试验机时，两个所述第二加载块也同时连接拉伸试验机，也可通过在第一加载块A1和第二加载块B1的中心轴连线方向施加拉伸力，同时在第一加载块A2和第二加载块B2的中心轴连线方向施加动态载荷，来模拟一个方向受拉伸力同时另一个方向受疲劳载荷的特殊情况下的应力状态。

作为本发明的优选技术方案，所述第一加载块外部连接有第一U型连接件，所述第二加载块外部连接有第二U型连接件，所述第一U型连接件和所述第二U型连接件的顶部分别设置有连接螺栓，所述连接螺栓用于连接拉伸试验机。

优选的，还可再进行K（K＞2）个第一加载块的加载，K（K＞2）个第二加载块的加载；对K＞2个第一加载块采用（A1、Ａ2、A3...标记），K＞2第二加载块采用（B1、B2、B3...标记）；

上述这种情况下，可用于模拟更特殊的应力情况：

当K=3时，A1和B1的中心轴连线方向施加拉伸力，同时，A2、B2的中心轴连线方向施加拉伸力，进一步的，A3和B3的中心轴连线方向施加动态荷载。多个应力施加的角度也会影响拉应力和剪应力的大小，分析多组加载块之间的角度关系，配合计算公式，可以得出拉应力和剪应力的数值。

一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1、制备牙齿修复体粘接结构，所述粘接块与所述离体牙的顶面形成粘接胶层；用字母B表示粘接胶层的面积；具体的，先取离体牙，进行水冲洗和树脂包埋处理，得到包埋离体牙的方形容器，并制备标准的离体牙上表面粘接区域，粘接区域位于离体牙上表面的中心位置；在离体牙的上表面粘接区域涂抹粘接剂，然后将粘接块居中垂直粘接到离体牙的上表面粘接区域，粘接面积为B；

步骤2、将所述牙齿修复体粘接结构分别与所述第一加载组件、所述第二加载组件连接；具体的，将所述粘接块通过第一连接销轴固定于两块所述第一圆弧形钢片之间，包埋有离体牙的方形容器通过第二连接销轴固定于两块所述第二圆弧形钢片之间；

具体的，若干所述第一加载孔按照逆时针的顺序标记为φ₁，φ₂，···，φ_n，定义φ_n的圆心到所述粘接胶层的圆心O点的投影直线距离为L_n；

加载孔φ₁的圆心与粘接胶层中间面在一个平面上，连接粘接胶层中间面的中心O点与φ₁的圆心可得到投影直线L₁，连接粘接胶层中间面的中心O点与φ_n-3的圆心可得到投影直线L_n-3。将L_n-3与L₁之间的夹角设为α，根据不同拉剪应力状态（拉应力与剪应力的比值不同），α取不同的角度，可以分别测试拉应力与剪应力的比值为tan(α)时粘接胶层的粘接强度；

步骤3、调整第一加载块在所述第一加载孔的位置，第二加载块在所述第二加载孔的位置；并将所述第一加载组件和所述第二加载组件的两端分别与拉伸试验机的两端连接；进行粘接胶层的强度测试；

步骤4、a)、当所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均为1的情况下，改变所述牙齿修复体粘接结构的受力角度，进行不同拉剪应力状态下粘接胶层的强度测试；记录失效载荷F和粘接胶层的面积B，得到应力状态下粘接胶层的失效强度，得出粘接胶层的失效强度：

；

式中：S为粘接胶层的失效强度；F为失效载荷；B为粘接胶层的面积；

定义粘接胶层所受拉应力为M，定义粘接胶层所受剪应力为N，其中，

式中：α为L_n与L₁之间的夹角，M为粘接胶层所受拉应力为M；N为粘接胶层所受剪应力；Ln为φn的圆心到所述粘接胶层的圆心O点的投影直线距离；L₁表示φ1与O点的直线距离，其中，φ1与所述粘接胶层的中间面位于同一平面；

b)、当所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均为2的情况下，

A1和B1的加载力用F₁表示，A1和B1的中心轴连线方向与L₁之间的夹角设为α，A2和 B2的加载力用F₂表示， A2和B2的中心轴连线方向与L₁之间的夹角设为

，则粘接胶层所受 拉应力为M_st，定义粘接胶层所受剪应力为N_st：

加载力F₁和加载力F₂的合力方向

为

；记录M_st、N_st的数据；

进一步优选的，当A1和B1同时进行加载，加载力为F₁，A2和B2同时进行交变载荷加载，加载力为正弦疲劳载荷F₃：

得出：

其中，

表示载荷的平均值，

表示载荷的振幅，

表示角频率，t表示时间，

表示相位角。

上述公式为正弦函数，其中载荷的平均值决定了函数的水平偏移，载荷的振幅决定了函数的垂直偏移和振幅大小，相位角决定了函数的水平移动。

当A1和B1的中心轴连线方向与L₁之间的夹角设为α，A2和B2的中心轴连线方向与L₁ 之间的夹角设为

，则粘接胶层所受拉应力为M_dy，定义粘接胶层所受剪应力为N_dy：

加载力F₁和正弦疲劳载荷F₃的合力方向

为

。

在当前动态拉应力和动态剪应力组合作用下，测量牙齿修复体粘接结构的失效强度。

优选的，所述测试装置上，多个第一加载孔还可以设计成弧形长孔的结构，通过任意调节第一加载块在所述弧形长孔内的位置关系，调节与粘接胶层的角度。同样的，若干第二加载孔也可以设计成弧形长孔的结构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的技术方案提供了一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，该测量装置通过在相互配合的两个加载组件上设置多个加载孔，使得加载块能够与不同位置的加载孔配合，进而实现对牙齿修复体粘接结构进行不同拉剪组合应力状态下的力学性能测试，测试得到不同拉剪组合应力状态下的失效强度。为粘接胶层的强度校核提供了更加丰富的、准确的数据支撑。

2、本发明的测量装置制备包埋离体牙的方形容器和粘接块组成的粘接结构，将粘接胶层布置在中间，再配合圆弧形钢板结构，能够保证拉伸过程中力始终通过粘接胶层中间面的中心，使得粘接胶层内部受力更均匀。

3、本发明的测量装置通过销轴进行粘接结构的定位，并通过限位块和限位夹紧块能够很好的实现粘接结构的限位目的，保证拉伸过程中粘接胶层内部受力更稳定。加载块的上端和下端的销轴轴线成90°角，形成类十字万向节结构，能够保证半圆形钢片及中间部位的结构只受竖直方向的力。

附图说明

图1是本发明的测量装置的结构示意图；

图2是本发明的测量装置去掉一层顶面的圆弧形钢板的结构示意图；

图3是为本发明的测量装置通过改变圆弧形钢片中孔的位置进而改变粘接胶层受力角度的示意图；

图4是为本发明的测量装置通过在圆弧形钢片中设置七个加载孔来实现粘接胶层分别受七种载荷的示意图；

图5是本发明的测量装置的粘接胶层在不同应力状态下的力学性能测试示意图。其中，图5的（a）为剪切强度测试，此时α=0°，拉应力与剪应力的比值为0；图5的（b）为拉剪组合强度测试，此时α=45°，拉应力与剪应力的比值为1；图5的（c）为拉伸强度测试，此时α=90°，拉应力与剪应力的比值为+∞。

图6是牙齿修复体粘接结构的结构示意图；

图7是本发明的测量装置的第一限位夹紧块的结构示意图。

图8是本发明中所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均=2时进行应力测量的示意图。

图9是本发明中所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均=3时进行应力测量的示意图。

图标：1-第一加载块；111-第三连接销轴；2-第一圆弧形钢片；21-第一凹槽；22-第一加载孔；5-离体牙；6-第一限位组件；61-第一限位块；62-第一限位夹紧块；621-第一条形缝；622-第一调节螺栓；63-第一紧固件；7-第二圆弧形钢片；71-第二凹槽；72-第二加载孔；8-第二限位组件；81-第二限位块；82-第二限位夹紧块；821-第二条形缝；822-第二调节螺栓；83-第二紧固件；9-第一连接销轴；10-第二加载块；101-第四连接销轴；12-粘接块；13-方形容器；15-第二连接销轴；16-第一U型连接件；17-第二U型连接件；18-粘接胶层；19-连接螺栓。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，如图1-7所示，包括结构相同的第一加载组件和第二加载组件，所述第一加载组件和所述第二加载组件按照中心对称的方式进行装配；所述第一加载组件和所述第二加载组件之间装配有牙齿修复体粘接结构；如图6所示，进一步具体的，所述牙齿修复体粘接结构包括离体牙5和竖直粘接于所述离体牙顶面的粘接块12，还包括用于包埋所述离体牙5的方形容器13，所述粘接块12设置于第一加载组件一侧，所述方形容器13设置于所述第二加载组件一侧。

所述第一加载组件包括两块平行设置的第一圆弧形钢片2，两块所述第一圆弧形钢片2可拆卸连接；所述第二加载组件包括两块平行设置的第二圆弧形钢片7，两块所述第二圆弧形钢片7可拆卸连接；所述第一圆弧形钢片2的直角边一侧设置有第一凹槽21，所述第二圆弧形钢片7的直角边一侧设置有第二凹槽71，所述牙齿修复体粘接结构设置于所述第一凹槽21和所述第二凹槽71之间；

具体的，所述粘接块12设置于两块第一圆弧形钢片2之间，所述粘接块12设置于第一凹槽21一侧，所述粘接块12通过第一连接销轴9与所述第一圆弧形钢片2固定；所述方形容器13设置于两块第二圆弧形钢片7之间，所述方形容器13设置于第二凹槽71一侧，所述方形容器13通过第二连接销轴15与所述第二圆弧形钢片7固定。

所述第一加载组件设置有第一限位组件6，所述第一限位组件6用于限定所述粘接块12的位置，所述第一限位组件6包括第一限位块61和第一限位夹紧块62，所述粘接块12设置于所述第一限位块61和第一限位夹紧块62之间；

所述第二加载组件设置有第二限位组件8，所述第二限位组件8用于限定所述方形容器13的位置，所述第二限位组件8包括第二限位块81和第二限位夹紧块82，所述方形容器13设置于所述第二限位块81和第二限位夹紧块82之间。

所述第一限位块61和所述第二限位块81均为扇形形状，所述扇形形状的夹角的90°，所述第一限位块61与所述第一圆弧形钢片2通过至少两个第一紧固件63连接；所述第二限位块81与所述第二圆弧形钢片7通过至少两个第一紧固件63连接。

所述第一限位夹紧块62为矩形形状，所述第一限位夹紧块62靠近所述粘接块12的一侧设置有平行于所述粘接块12侧壁的第一条形缝621，所述第一条形缝621的长度小于所述第一限位夹紧块62的长度，所述第一限位夹紧块62上还设置有第一调节螺栓622，所述调节螺栓622水平贯穿所述第一限位夹紧块62设置，所述第一调节螺栓622通过调节第一条形缝621的缝隙宽度实现对所述粘接块12的精确定位。如图2、图7所示。

所述第二限位夹紧块82的结构与所述第一限位夹紧块62的结构相同，所述第二限位夹紧块82上设置有第二条形缝821和第二调节螺栓822，所述第二调节螺栓822通过调节第二条形缝821的缝隙宽度实现对所述方形容器13的精确定位，如图2所示。

所述第一限位夹紧块62与所述第一圆弧形钢片2通过至少两个第二紧固件83连接，所述第二限位夹紧块82与所述第二圆弧形钢片7通过至少两个第二紧固件83固定。

所述第一紧固件63和所述第二紧固件83均为紧固螺栓，用于保证第一限位组件6或者第二限位组件8连接的稳固性和限位的准确性。

所述第一圆弧形钢片2、所述第二圆弧形钢片7上沿圆弧周向均设置有多个加载孔，通过将加载块与不同的位置的所述加载孔连接，实现对所述牙齿修复体粘接结构的不同的角度进行荷载的施加。具体的，所述第一加载组件包括第一加载块1，所述第一圆弧形钢片2上设置有多个第一加载孔22，所述第一加载块1能够与任意一个所述第一加载孔22装配，所述第一加载块1用于对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载；

所述第二加载组件包括第二加载块10，所述第二圆弧形钢片7上设置有多个第二加载孔72，所述第二加载块10能够与任意一个所述第二加载孔72装配，所述第二加载块10用于对所述牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载。

进一步详细的，所述第一加载块1夹于两块所述第一圆弧形钢片2之间，所述第一加载块1能够与任意一个所述第一加载孔22通过第三连接销轴111连接；所述第二加载块10夹于两块所述第二圆弧形钢片7之间，所述第二加载块10能够与任意一个所述第二加载孔72通过第四连接销轴101连接。

所述第一加载块1和所述第二加载块10用于与拉伸试验机连接。具体的，所述第一加载块外1部连接有第一U型连接件16，所述第二加载块10外部连接有第二U型连接件17，所述第一U型连接件16和所述第二U型连接件17的顶部分别设置有连接螺栓19，所述连接螺栓用于连接拉伸试验机。

实施例2

本实施例提供一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，结构与实施例1的结构基本相同，其区别仅在于，本实施例中，第一加载块的数量为两个，分别标记为A1和A2；第二加载块的数量为两个，分别为B1和B2，两个第一加载块和两个第二加载块分别围绕圆弧形钢片的圆心呈180°旋转对称。如图8所示，A1和B1的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心，A2和B2的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心。

A1和B1的中心轴连线方向施加拉伸力，同时，A2、B2的中心轴连线方向施加拉伸力或动态荷载。多个应力施加的角度也会影响拉应力和剪应力的大小，分析多组加载块之间的角度关系，配合计算公式，可以得出拉应力和剪应力的数值。本实施例的应力测量装置可用于模拟任意应力状态下的粘接结构受力情况。

实施例3

本实施例提供一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，结构与实施例1的结构基本相同，其区别仅在于，本实施例中，第一加载块的数量为三个，分别标记为A1、A2和A3；第二加载块的数量也为三个，分别标记为B1、B2和B3，三个第一加载块和三个第二加载块分别围绕圆弧形钢片的圆心呈180°旋转对称。如图9所示，A1和B1的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心，A2和B2的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心，A3和B3的中心轴连线经过圆弧形钢片的圆心。本实施例的应力测量装置可用于模拟更特殊的应力情况：

A1和B1的中心轴连线方向施加拉伸力，同时，A2、B2的中心轴连线方向施加拉伸力，进一步的，A3和B3的中心轴连线方向施加动态荷载。多个应力施加的角度也会影响拉应力和剪应力的大小，分析多组加载块之间的角度关系，配合计算公式，可以得出拉应力和剪应力的数值。

实施例4

本实施例提供一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置的使用方法，具体包括如下步骤：

步骤1、制备牙齿修复体粘接结构，所述粘接块12与所述离体牙5的顶面形成粘接胶层18；具体使用字母B表示粘接胶层18的面积；先取离体牙5，进行水冲洗和树脂包埋处理，得到包埋离体牙5的方形容器13，并制备标准的离体牙5上表面粘接区域，粘接区域位于离体牙5上表面的中心位置；在离体牙的上表面粘接区域涂抹粘接剂，然后将粘接块12居中垂直粘接到离体牙的上表面粘接区域，形成粘接胶层18；

步骤2、将所述牙齿修复体粘接结构分别与所述第一加载组件、所述第二加载组件连接；具体的，将所述粘接块12通过第一连接销轴9固定于两块所述第一圆弧形钢片2之间，包埋有离体牙5的方形容器13通过第二连接销轴15固定于两块所述第二圆弧形钢片7之间；

具体的，若干所述第一加载孔22按照逆时针的顺序标记为φ₁，φ₂，···，φ_n，具体对应图3所示，定义φ_n的圆心到所述粘接胶层18的圆心O点的投影直线距离为L_n；第一加载孔φ₁的圆心与粘接胶层18的中间面在一个平面上，连接粘接胶层18的中间面的中心O点与φ₁的圆心可得到投影直线L₁，连接粘接胶层18的中间面的中心O点与φ_n-3的圆心可得到投影直线L_n-3。将L_n-3与L₁之间的夹角设为α，根据不同拉剪应力状态（拉应力与剪应力的比值不同），α取不同的角度，可以分别测试拉应力与剪应力的比值为tan α时粘接胶层18的粘接强度；本实施例中，第一加载孔的数量为七个。

步骤3、调整第一加载块1在所述第一加载孔22的位置，第二加载块在10所述第二加载孔72的位置；并将所述第一加载组件和所述第二加载组件的两端分别与拉伸试验机的两端连接；进行粘接胶层18的强度测试；

步骤4、a)、在所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均为1的情况下，通过改变所述牙齿修复体粘接结构的受力角度，能够进行不同角度的拉剪应力状态下粘接胶层的强度测试，得出粘接胶层的失效强度：

；

式中：S为粘接胶层的失效强度；F为失效载荷；B为粘接胶层的面积；

定义粘接胶层所受拉应力为M，定义粘接胶层所受剪应力为N，其中，

式中：α为L_n与L₁之间的夹角，M为粘接胶层所受拉应力为M；N为粘接胶层所受剪应力；Ln为φn的圆心到所述粘接胶层的圆心O点的投影直线距离；L₁表示φ1与O点的直线距离，其中，φ1与所述粘接胶层的中间面位于同一平面；

b)、在所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均为2的情况下，

当A1和B1的加载力用F₁表示，A1和B1的中心轴连线方向与L₁之间的夹角设为α，A2 和B2的加载力用F₂表示， A2和B2的中心轴连线方向与L₁之间的夹角设为

，定义粘接胶层 所受拉应力为M_st，定义粘接胶层所受剪应力为N_st：

加载力F₁和加载力F₂的合力方向

为

；记录M_st、N_st的数据；

当A1和B1同时进行加载，加载力为F₁，A2和B2同时进行交变载荷加载，加载力为正弦疲劳载荷F₃，得出：

其中，

表示载荷的平均值，

表示载荷的振幅，

表示角频率，t表示时间，

表示相位角；

A1和B1的中心轴连线方向与L₁之间的夹角设为α，A2和B2的中心轴连线方向与L₁之 间的夹角设为

，定义粘接胶层所受拉应力为M_dy，定义粘接胶层所受剪应力为N_dy：

加载力F₁和正弦疲劳载荷F₃的合力方向

为

；记录M_dy、N_dy的数据。

c)、在所述第一加载块和所述第二加载块的数量K均为3的情况下，

当A1和B1的中心轴连线方向施加拉伸力F₁，同时，A2和B2的中心轴连线方向施加拉伸力F₄，同时，A3和B3的中心轴连线方向施加拉伸力F₅，得出：

当A1和B1的中心轴连线方向施加拉伸力F₁，A2和B2的中心轴连线方向施加拉伸力 F₄，同时，A3和B3的中心轴连线方向施加正弦疲劳载荷F₅，其中

，得出应力为：

在当前动态拉应力和动态剪应力组合作用下，计算牙齿修复体粘接结构的失效强度。

本发明的技术方案中，应力测量装置通过在相互配合的两个加载组件上设置多个加载孔，并且能够适用多个加载块在不同位置上与加载孔配合，进而实现对牙齿修复体粘接结构进行不同拉剪组合应力状态下的力学性能测试，测试得到不同拉剪组合应力状态下的失效强度。为粘接胶层的强度校核提供了更加丰富的、准确的数据支撑。由上述多样化的施加力或载荷的方式组合，及应力计算，也进一步充分的展示了本发明的测量装置能够满足多样化的受力情况，能够模拟的应力情况更加丰富，适用范围更广。

Claims (10)

1.一种牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，包括结构相同的第一加载组件和第二加载组件，第一加载组件和第二加载组件按照中心对称的方式进行装配；第一加载组件和第二加载组件之间装配有牙齿修复体粘接结构；

第一加载组件包括两块平行设置的第一圆弧形钢片，两块第一圆弧形钢片可拆卸连接；第二加载组件包括两块平行设置的第二圆弧形钢片，两块第二圆弧形钢片可拆卸连接；

第一圆弧形钢片的直角边一侧设置有第一凹槽，第二圆弧形钢片的直角边一侧设置有第二凹槽，牙齿修复体粘接结构设置于第一凹槽和第二凹槽之间；

第一圆弧形钢片、第二圆弧形钢片上沿圆弧周向均设置有多个加载孔，通过将加载块与不同的位置的加载孔连接，实现对牙齿修复体粘接结构的不同的角度进行荷载的施加。

2.根据权利要求1所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，所述牙齿修复体粘接结构包括离体牙和竖直粘接于离体牙顶面的粘接块，还包括用于包埋离体牙的方形容器，粘接块设置于第一加载组件一侧，方形容器设置于第二加载组件一侧。

3.根据权利要求2所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，粘接块设置于两块第一圆弧形钢片之间，粘接块设置于第一凹槽一侧，方形容器设置于两块第二圆弧形钢片之间，方形容器设置于第二凹槽一侧。

4.根据权利要求2所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，第一加载组件设置有第一限位组件，第一限位组件用于限定粘接块的位置，第一限位组件包括第一限位块和第一限位夹紧块，粘接块设置于第一限位块和第一限位夹紧块之间；第二加载组件设置有第二限位组件，第二限位组件用于限定所述方形容器的位置，第二限位组件包括第二限位块和第二限位夹紧块，方形容器设置于第二限位块和第二限位夹紧块之间。

5.根据权利要求4所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，第一限位块和第二限位块均为扇形形状，扇形形状的夹角的90°。

6.根据权利要求4所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，第一限位夹紧块为矩形形状，第一限位夹紧块靠近粘接块的一侧设置有平行于粘接块侧壁的第一条形缝，第一条形缝的长度小于第一限位夹紧块的长度，第一限位夹紧块上还设置有第一调节螺栓，第一调节螺栓水平贯穿第一限位夹紧块设置。

7.根据权利要求6所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，第二限位夹紧块的结构与第一限位夹紧块的结构相同，第二限位夹紧块上设置有第二条形缝和第二调节螺栓。

8.根据权利要求1-7任一项所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，第一加载组件包括至少一个第一加载块，第一圆弧形钢片上设置有多个第一加载孔，第一加载块能够与任意一个第一加载孔装配，第一加载块用于对牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载；

第二加载组件包括至少一个第二加载块，第二圆弧形钢片上设置有多个第二加载孔，第二加载块能够与任意一个第二加载孔装配，第二加载块用于对牙齿修复体粘接结构的不同角度施加荷载；第一加载块和第二加载块的数量分别用K表示，其中，K≥1。

9.根据权利要求8所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置，其特征在于，第一加载块夹于两块第一圆弧形钢片之间，第一加载块能够与任意一个第一加载孔可拆卸连接；第二加载块夹于两块第二圆弧形钢片之间，第二加载块能够与任意一个第二加载孔可拆卸连接。

10.一种如权利要求8所述的牙齿修复体粘接结构应力测量装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1、牙齿修复体粘接结构的制备，粘接块与离体牙的顶面形成粘接胶层；

s2、将牙齿修复体粘接结构分别与第一加载组件、第二加载组件连接；若干第一加载孔按照逆时针的顺序标记为φ₁，φ₂，•••，φ_n；

s3、调整加载孔的位置，将第一加载组件和第二加载组件的两端分别与拉伸试验机的两端连接，进行粘接胶层的强度测试；第一加载块的数量与第二加载块的数量能够进行不同数量的组合形式；

s4、通过改变牙齿修复体粘接结构的受力角度，能够进行多组不同角度的拉剪应力状态下粘接胶层的强度测试，得出对应粘接胶层的失效强度：

；

式中：S为粘接胶层的失效强度；F为失效载荷；B为粘接胶层的面积；α为L_n与L₁之间的夹角，M为粘接胶层所受拉应力为M；N为粘接胶层所受剪应力；L_n为φ_n的圆心到粘接胶层的圆心O点的投影直线距离；L₁表示φ₁与O点的直线距离，其中，φ₁与粘接胶层的中间面位于同一平面；记录多组M、N的数据。

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