断裂(fracture)是牙齿最危险的失效方式之一。运用断裂力学的理论和方法研究牙的断裂过程和规律、分析牙断裂机制,测试牙断裂力学参数,探讨牙体组织与力学性质的关系,并对牙的断裂做定性定量评估,从而有效地防止牙齿断裂,指导口腔临床治疗的优化设计,并为口腔修复材料的研究提供有效的材料特性参数。
断裂强度理论(fracture intensity theory) 材料的断裂现象很普遍但也很复杂,必须进行学科间的综合分析和研究。材料断裂研究的主攻方向和方法如下: 位错论的原子论方法(atomistic approach)。
材料组织学的方法(microstructural approach)(包括金属组织学、冶金学)。
连续介质力学的方法(continual mechanical approach)(所谓断裂力学,包括fracture mechanics)。
唯象论(包括数理学的研究)的方法。
热力学和统计力学的方法(approach based on thermodynamics and statistical mechanics)。
概率统计的方法(statistical approach)。
环境效应的方法(environment approach)。
材料试验方法(material testing approach)(包括应力和应变分析)。
设计学的方法(design aspect approach)等。从上述内容繁多的方法出发,在掌握应用的同时,应用系统材料科学方面的研究而发展以下新方法。
微观和宏观结合的力学方法。
微观和宏观结合的运动论的方法。
微观和宏观结合的概率过程论方法。
对材料强度和断裂问题做定量和综合性地分析和解释,使之能应用于实际临床问题。
牙体组织脆性断裂的原因
对于仅由于外力作用而产生裂纹尖端原子分离的断裂形式,在裂纹生长过程中,欲使裂纹扩展必须满足两个必要条件:
①作为热力学的必要条件,随着裂纹长度的增加,系统的自由能必须下降;
②裂纹尖端的局部应力必须超过原子结合力。裂纹扩展所需要的应力即断裂强度,相当于上述两个条件之一所决定的临界应力中的较大值。断裂由哪些因素决定需由实验结果以及每个条件固有的现象是否再现来验证。
牙体组织呈脆性断裂的原因与牙体组织的化学键和晶体结构密切相关。金属材料为金属键,牙体硬组织大部分是正负离子相互吸引的离子键,或者是相互共有一部分外层电子而具有方向性的共价键组成。这种差别不仅在于原子间键的差别,而在于键的方向性造成了晶体结构差异。