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强力超小型系列磁性附着体的研制及应用

作　者: 林丽红
导　师: 赵铱民
学　校: 第四军医大学
专　业: 口腔临床医学
关键词: 磁性附着体有限元磁场分析优化设计激光焊接 MRI 伪影
分类号: R782
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

修复体的固位是口腔及颌面修复体成功的基础，应用附着体技术解决修复体的固位问题是口腔修复学的重要发展趋势。磁性附着体（Magnetic Attachment）因为具有其它机械性附着体不具备的突出优点，因而被认为是继简单附着体、精密附着体之后的第三代附着体系统。近年来，磁场优化设计分析理论的出现，新型超强度磁性材料的出现和程控激光焊接技术的发展都为磁性附着体的发展奠定了基础。本研究在这些进展的基础上，建立了钢帽式磁性附着体的二维磁场有限元分析模型，并分析了各因素对磁性附着体固位力的影响，对磁性附着体进行了优化设计。根据设计结果，使用筛选出的高性能磁性材料及程控激光焊接技术，最终研制出了固位力达7.0N左右的系列磁性附着体，包括z-2型磁性附着体（衔铁直接粘固式）、z-3型磁性附着体（衔铁铸接式）及2-4型磁陛附着体（衔铁可卸式），满足临床需求，并继续保持我国在此领域的优势。 1.建立钢帽式磁性附着体的二维磁场有限元分析模型本研究在计算机上建立了钢帽式磁性附着体的磁场有限元分析模型，通过计算并比较不同尺寸磁性附着体所能发挥的最大固位力，对钢帽式磁性附着体进行了磁路优化设计。此方法省时、省力、省材，且可以精确计算磁通量的分布，使永磁体与软磁合金之间达到最佳匹配，发挥其最大效应，从而在最小的体积、最佳的组合形式下实现最大的固位力。此方法较传统的实测筛选法显著提高了效率。程序构成要素为永磁材料、非线形磁性材料及非磁性的空间要素三种。其中永磁材料使用NdFeB永磁体，其最高磁能积为（BH）_max=334～366KJ／m³，剩磁为Br=1．33～1．38T；软磁合金使用铁铬钼系软磁合金，其饱和磁束密度B_s，为1．6T，而磁化曲线采用了通过实验方法取得的初磁化曲线；周围的空间要素拟定为比磁性附着体模型大4～5倍的空间。第四军医大学博士学位论文为评估程序的正确性，作者用本程序对永磁体高度增加及闭路磁体与衔铁之间间隙加大对固位力的影响结果与用实测法所得的结果进行了比较，发现在同一条件下，雕运算法所得固位力刘。均匀比实测邮得结果小10％左右，而程序运算法所得结果很好地反映了实测法所得的固位力变化规律。－因此，可认为本程序较真实地反映了磁性附着体各因素变化对固位力的影响趋势，可以用于钢帽式磁性附着体的优化设计，而其固位力计算结果需进行矫正，矫正计算公式为：矫正怔珊熄结果Xllo％ 2．钢帽式磁性椭体的优化设计磁性附着体的固位力与各部分的材料特伯臼贬形态密切相关，作者根据自行开发的钢帽式磁性附着体的二维磁场有限元分析模型，探讨了磁性附着体各部分尺寸对固位力的影响，得出了如下结论： 2l随着永磁体高度增加，固位力呈缓慢增加的趋势，而永磁体高度达 0．srnm时固位力达到蹦，但考虑长径比较大有利于热磁稳定，所以选用了 0．9。 2卫随着磁轭宽度的增加，固位力逐渐上升，当磁轭宽度为0．smxn时，固位力达到最大值，而磁轭宽度大于0．6rum时，固位力反而下降。 2．3随着衔铁高度的增加，固位力逐渐上升，当衔鹏度为0．srnm时，能够获得最大固位力；衔铁厚度大于0．snun，固位力无明显变化。 2．4垫片厚度越薄，敝附着体固位力越大，综合考虑工艺方面的因素，拟采用0．Znun厚的垫片。 2、5用钢帽式磁性附着晌场有限元分析模型进行计算时，当隔磁圈宽度为 0．15mm时，磁性附着体能够获得最大固位力。而在实刷作中为了使钛铁硼稀土永磁体与外界完全隔离，用程控激光焊接技术焊接了磁轭与隔磁圈、垫片部分，导致局部结构与组成成分也相应地发生了变化，而有限元程序sot模拟此变化。作者通过比较实瞅作的不同宽度隔磁圈的磁性瞻体的固位力，发现能够获得最大固位力时的隔磁圈宽度发生了变化，为0．Znun。这是因为隔磁圈部进行激光焊接后，局部结构与组成成分发生了变化，焊接 4 第四军医大学博土学位论文部位带有部分磁性。 3．系列磁性附着体的研制本研究根据优化设计结果，研制出了适合临床使用的系列磁性附着体。 3．IZ1型磁性附着体采用了钢帽式磁路设计，所使用的永磁体为钛铁硼稀土类永磁体，软磁合金为铁铬铂系软磁合金。因为钦铁硼永磁体在口腔环境中容易氧化腐蚀，导致固位力下降，所以设计了很薄的软磁合金不锈钢?

全文目录

前言  4-6
中文摘要  6-10
英文摘要  10-14
文献回顾1 磁性附着技术的最新进展  14-36
文献回顾2 电磁场的研究方法  36-40
实验研究  40-86
  第一部分磁性材料的筛选  40-42
  第二部分钢帽式磁性附着体的磁场有限元分析模型的建立及检测  42-55
    实验1 钢帽式磁性附着体磁场有限元分析模型的建立  42-50
    实验2 钢帽式磁性附着体二维磁场有限元分析模型的验证与检测  50-55
  第三部分钢帽式磁性附着体的优化设计  55-69
    实验1 磁性附着体在有限元模型上的优化设计  55-65
    实验2 用实测法筛选磁性附着体的最佳隔磁圈宽度  65-69
  第四部分 Z-2型、Z-3型磁性附着体的研制及临床应用  69-78
    实验1 Z-2型磁性附着体的研制及临床应用  69-74
    实验2 Z-3型磁性附着体的研制  74-78
  第五部分 Z-4型磁性附着体的研制及对MRI影响的对比研究  78-86
    实验1 几种不同形式衔铁对MRI的影响比较  78-81
    实验2 Z-4型磁性附着体的研制及不同扫描序列对钛片的伪影比较  81-86
全文总结  86-89
致谢  89-90
个人简历  90-91
附图  91-103

强力超小型系列磁性附着体的研制及应用

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