Numerische Simulation des nichtlinearen Versagensverhaltens bei der Prüfung der Scherhaftfestigkeit in der Zahnmedizin

Abstract

Ziel dieser Studie war die Entwicklung eines numerischen Modells zur Simulation von Scherhaftfestigkeitstests unter Berücksichtigung unterschiedlicher Probengrößen (Makro/Mikro) und Belastungstechniken (Klinge/Drahtschlaufe). Das entwickelte Finite-Elemente-Modell sollte auf einer geklebten Kontaktmodellierung basieren, um eine systematische Analyse der Scherhaftfestigkeitswerte in Abhängigkeit von Probendurchmesser und Abscherwerkzeug zu ermöglichen. Die numerischen Simulationen konnten die experimentellen Versagenskräfte in der ersten Simulationsreihe (basierend nur auf Scherspannung, CTS) mit gruppenspezifischen Schergrenzwerten reproduzieren: 71 MPa (Makro-Drahtschlaufe), 48 MPa (Mikro-Drahtschlaufe), 106 MPa (Makro-Klinge) und 131 MPa (Mikro-Klinge). Es zeigte sich, dass die Simulation mit dem vom Hersteller angegebenen Scherhaftfestigkeitswert (38 MPa) die tatsächliche Versagenskraft deutlich unterschätzt. Wurden zusätzlich Normalspannungen (CNS) berücksichtigt (Serie 2), konnte kein gemeinsames einzelnes Paar von Scher- und Normalversagensspannungen für alle Gruppen ermittelt werden, das zu den experimentellen Versagenskraftwerten führte. <br/> Die Ergebnisse dieser Arbeit führen zu folgenden Schlussfolgerungen: <br/> • Unsere vorgeschlagene numerische Methode erfordert individuelle Scher- und Normalspannungsgrenzen für jede untersuchte SBS-Testkonfiguration. <br/> • Die Art der Krafteinleitung und die Probenabmessungen sind entscheidende Faktoren, die die Scherhaftfestigkeit beeinflussen. <br/> • Für eine realistische numerische Simulation der Scherhaftfestigkeit sollten sowohl Scher- als auch Normalspannungen berücksichtigt werden. <br/> • Experimentelle SBS-Ergebnisse, die sich in Proben-Durchmesser und/oder Abscherwerkzeug unterscheiden, können nicht direkt verglichen werden.