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摘要：本发明公开了一种牙胶片制作正畸矫治器过程的建模及有限元方法，用于对无托槽透明矫治器制作过程的成型机理进行建模及分析。该方法首先对矫治器成型过程中的牙胶片、牙颌母模、成型装置进行三维建模（本构模型）和等效（物理、力学等）参数模型设计；然后根据牙胶片制作矫治器的成型机理，将其过程分为加热阶段重力作用下的自由热塑变形，具有边界约束的热塑性接触变形分析、真空吸附成型阶段的粘弹塑性吸附成型变形分析，成型稳定后牙胶片厚度变化分布云图分析共四个阶段分析过程；矫治器对应的厚度变化云图，可作为矫治器局部成型效果和力学性能的判断依据。本发明提出了一种对牙胶片生成矫治器的统一建模及成型后厚度尺寸和力学性能的分析方法，可用于对所生成矫治器的厚度变化规律和矫治器的作用力效果进行预测。

主权项：1.一种牙胶片制作正畸矫治器过程的建模及有限元方法，针对无托槽透明矫治器硬膜牙胶片制作过程的成型机理进行建模及分析，其特征在于，首先对正畸矫治器成型设备及牙胶片进行三维建模及等效参数设计，然后根据牙胶片制作矫治器的成型机理，将其过程分为加热阶段重力作用下的自由热塑变形，具有边界约束的热塑性接触变形分析、真空吸附成型阶段的粘弹塑性吸附成型变形分析，成型稳定后牙胶片厚度变化分布云图分析共四个阶段分析过程；最后对于成型稳定后牙胶片的厚度变化量和成型效果能进行分析，加热阶段重力作用下的自由热塑变形是指：实际牙胶膜片在被施加热源条件后，在重力作用下产生的下垂变形，呈现为牙胶片膜片中心位置呈现自然下垂状态，随加热时间变化，下垂面积自膜片中心往外延展，下垂量逐步增大，产生变形量的力学参数可等效转换成均布载荷力施加于牙胶膜片模型表面，均布载荷力大小等同于牙胶膜片在被施加热源条件后自身质量所产生的重力，对于牙胶片模型边界施加固定约束条件；具有边界约束的热塑性接触变形分析时加热阶段重力作用下的自由热塑变形分析的结果作为第二阶段具有边界约束的热塑性接触变形分析的输入模型，具有边界约束的热塑性接触变形分析模拟的是：在牙胶膜片自由热塑性变形达到一定量后快速下落与牙颌母模相接触碰撞产生接触变形，在分析过程中通过等效变换法对分析模型施加约束条件和载荷条件，对牙胶膜片模型施加固定约束条件，对牙颌母模施加位移载荷条件，约束条件与位移载荷大小等效变换后数值大小相同，位移载荷条件是与时间相关的非线性函数，在接触变形开始阶段，牙颌母模的位移具有一定的加速度属于非线性运动，在牙胶膜片接触牙颌母模后，由于摩擦阻力的存在，运动速度会降低；而牙颌母模施加的位移载荷条件在实际生产中具有瞬时性，牙颌母模与牙胶片之间的接触变形主要由于牙胶片在被施加热源条件后牙胶片模型处于粘弹塑性状态，在此状态下牙胶膜片具有良好的可塑性，而且牙胶片模型与牙颌母模之间在接触后还产生有一定的摩擦；两者接触状态采用动态检测的方法，主要采用阀值接触检测方式，节点到面的接触分散化，提出一个一般的接触界面的离散化，允许大的切向滑动，模型之间穿透参数得到一定收敛；真空吸附成型阶段的粘弹塑性吸附成型变形分析以具有边界约束的热塑性接触变形分析的结果作为第三阶段真空吸附成型阶段的粘弹塑性吸附成型变形分析的输入模型，真空吸附成型阶段的粘弹塑性吸附成型变形分析模拟的是：在热塑性牙胶片接触变性分析后，牙胶片模型与牙颌母模初步接触变形但未完全吸附成型状态下，在牙胶片模型上施加等效均布载荷力来模拟牙胶片模型最终吸附贴合牙颌母模的受力状态，在开始接触变形阶段，牙胶膜片处于标准大气压下，两侧压强相同；在吸附变形阶段，牙胶片模型一侧与底座完全接触处于气密封避状态，随着抽真空操作的进行，牙胶片模型一侧压强小于外侧常规大气压强，在压强差作用下，牙胶片模型吸附变形贴合至牙颌母模上，吸附成型变形阶段的压强或均布载荷力条件通过等效变换法，是与时间相关的非线性函数；在开始接触变形阶段，两侧大气压强相同，在分析开始阶段压强载荷大小等效为0数值；在吸附过程中，一侧压强快速降至接近真空状态，此时的压强数值随着时间的变化从等效数值快速上升并逐步稳定至某一数值，呈现为与时间相关的非线性函数，对于在牙胶片模型上所施加的非线性载荷函数，随着数值变化处于粘弹性状态下的牙胶片模型逐渐吸附在牙颌母模表面，完成整个过程的吸附成型，使得膜片达到最终目标形态，在实际生产中压强载荷变量具有瞬时性。

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