Физические механизмы релаксации напряжений в природных материалах с иерархической структурой

• Автор: Зайцев, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Микроструктура твердых тканей зубов

1.1.1 Строение человеческих зубов

1.1.2 Микроструктура дентина

1.1.2 Микроструктура эмали

1.1.3 Микроструктура дентиноэмалевого соединения

1.2 Деформация твердых тканей зубов

1.2.1 Механические свойства дентина при сжатии
1.2.2 Механические свойства эмали при сжатии
1.2.3 Механические свойства дентина при точечном нагружении
1.2.4 Механические свойства эмали при точечном нагружении
1.2.5 Механические модели деформаций
1.3 Разрушение твердых тканей зубов
1.3.1 Развитие трещин в дентине
1.3.2, Развитие трещин в эмали
1.3.3 Развитие трещин на границе эмаль — дентин
1.3.4 Механика разрушения
1.4 Постановка цели исследования
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Приготовление образцов для изучения микроструктуры
2.2 Приготовление образцов для механических испытаний
3. АТТЕСТАЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ ДЕНТИНА И ЭМАЛИ
3.1 Микроструктура дентина
3.2 Микроструктура эмали и дентиноэмалевого соединения
3.3 Выводы
4. ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ ДЕНТИНА И ЭМАЛИ

4.1 Механические испытания дентина
4.1.1 Одноосное сжатие
4.1.2 Зависимость механических свойств от геометрии образцов
4.1.3 Зависимость механических свойств от скорости нагружения
4.1.4 Испытание на сжатие в различных средах
4.1.5 Испытание на сжатие облученных образцов
4.1.6 Точечное нагружение (по Виккерсу)
4.2 Механические испытания эмали
4.2.1 Одноосное сжатие
4.2.2 Испытание на сжатие при постоянной нагрузке
4.2.3 Точечное нагружение (по Виккерсу)
4.3 Механические испытания дентиноэмалевого соединения
4.3.1 Одноосное сжатие
4.3.2 Одноосное сжатие системы "эмаль + дентин"
4.4 Выводы
5. РАЗРУШЕНИЕ ДЕНТИНА И ЭМАЛИ
5.1 Разрушение дентина
5.1.1 Развитие трещин в массивных образцах
5.1.2 Развитие трещин в тонких образцах
5.2 Развитие трещин в эмали
5.2.1 Развитие трещин в массивных образцах
5.2.2 Развитие трещин в тонких образцах
5.3 Развитие трещин на границе дентиноэмалевого соединения
5.4 Выводы
6. МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ
6.1 Механизмы деформации твердых тканей человеческих зубов
6.2 Механизм разрушение твердых тканей человеческих зубов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Е - модуль Юнга в - полная деформация
8( - деформация возникшая в процессе удержания постоянной нагрузки
8НСлин -деформация на участке от стпц до ов
пласт -пластическая деформация
епц -деформация до опц
еу„р -упругая деформация
ав - предел прочности
Опц - предел пропорциональности
АСМ - атомно-силовая микроскопия
ДЦС - дентиноцементное соединение
ДЭС - дентиноэмалевое соединение
ОМ - оптическая микроскопия
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

1.3.1 Развитие трещин в эмали
Рост трещины в эмали, как и в дентине, сопровождается образованием сателитных трещин перед вершиной магистральной трещины, между краями которых образуются органические мостики, повышая сопротивляемость эмали к развитию трещины, что может привести к ее остановке. Траектория роста трещины определяется распределением эмалевых призм в образце.
Рост трещин, возникающих как при усталостном, так и при одноосном нагружении в эмали наиболее стабилен в направлении от внешней к внутренней границе.-Такое поведение напрямую связано с микроструктурным распределением эмалевых призм [104]. Рост усталостной трещины от внешней границы эмали замедляется, когда трещина достигает пересечение эмалевых стержней (рисунок 17а). Изначальная стабильность, как правило, достигается за счет равномерного распределения эмалевых призм в области ее внешней границы (рисунок 176). Отклонения трещины, порядка на Юмкм, происходят при ее переходе с одной стороны призмы на другую из-за изменения ориентации призм (рисунок 17в), а образование мостов из областей не разрушенной эмали происходит, когда трещина проходит сквозь переплетения эмалевых призм (рисунок 17г). Траектория роста трещины зависит от ориентировки эмалевых призм в образце-(рисунок 17д). Комбинация этих механизмов приводит возрастанию сопротивления роста трещины и уменьшения напряжений в вершине трещины, что может привести к остановке трещины [25]. При росте трещины в обратном направлении эти механизмы, также задействованы. Вдобавок к выше приведенным механизмам, замедление роста трещины также частично связано с растрескиванием межпризмагических границ, в области примерно 50мкм, около трещины. Также стоит отметить, что потери на межпризматических границах, увеличиваются в соответствии с ростом органических компонент до 10%, по мере приближения к ДЭС. Этот факт подтверждается и результатами микроиндентирования, в которых, при увеличении глубины проникновёния индентора, эмаль ведет себя, как вязкоупругий материал [82]. Действительно, когда трещина перемещается вдоль эмалевых призм,