CN115290481B - 一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置及其试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置及其试验方法,试验时,先将种植体基座试样固定在试样下夹具上,并用一定的扭矩将种植体螺钉拧入基座试样内;然后调整试验装置的二维调整台和调整背板,将试样上夹具夹紧种植体螺钉,并开启试验介质循环系统使介质充满夹具介质槽;最后开启测控系统,使音圈电机和压电陶瓷作动器按给定参数运动,使其对种植体螺钉按要求加载,并通过压力传感器和位移传感器采集相关试验数据,同时按设定循环周次进行疲劳试验。

Description

一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及牙种植体检测技术领域,特别是涉及一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置及其试验方法。
背景技术
牙种植修复技术为口腔医学界公认的修复缺牙的理想方式,已广泛应用于临床口腔医学中,具有美观舒适、稳定性好等优点。牙种植体系统主要包括种植体、基台、基台紧固螺钉、牙冠四部分,在人体口腔中服役,长期处于唾液环境或食物酸碱环境中,并且承受长期咀嚼所带来的疲劳损伤积累。因此,牙种植体在服役过程中会存在种植体螺纹折断、基台紧固螺钉松动、点蚀、微动磨损等失效形式,其中种植体外螺纹及基台紧固螺纹失效最为严重。
目前国内外研究种植牙服役状态试验机通常采用电液伺服拉压疲劳试验机,只能模拟单一加载模式、无法对种植牙的真实服役工况进行模拟。同时,无法对种植体螺纹松动情况进行在线测量。因此,为准确、高效进行牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验研究,研发基于牙种植体螺纹腐蚀疲劳专用试验装置具有较大的研究意义和经济价值。
发明内容
针对现有技术中的上述问题,本发明提一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置及其试验方法,解决了现有技术中种植牙服役状态试验机只能模拟单一加载模式、无法对种植牙的真实服役工况进行模拟的问题。
为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
提供了一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置,其包括机架,机架上设置有伺服电机,伺服电机的输出端通过联轴器连接有竖直设置的滚珠丝杆传动机构,滚珠丝杆传动机构上设置有调整背板;
调整背板的正面上设置有音圈电机和用于实时测量音圈电机位移幅值的磁栅位移传感器,音圈电机的输出端由上至下依次设置有阻尼加载模块和角度测量模块,阻尼加载模块包括第一动态力传感器,角度测量模块包括试样上夹具和角度测量机构;
试样上夹具的下方设置有试样下夹具,试样下夹具的一侧设置有用于向试样下夹具施加水平往复激振的作动器,作动器的输出端和试样下夹具之间设置有第二动态力传感器;
试样下夹具还包括用于与外部液体环境控制循环系统连通的液浴槽。
本发明的基本原理为:在对牙种植体进行螺纹腐蚀疲劳试验时,先将种植体基座试样固定在试样下夹具上,并开启试验介质循环系统使介质充满夹具介质槽;伺服电机驱动滚珠丝杆传动机构转动,进而实现调整背板在向下移动,直至试样上夹具夹持牙种植体螺钉试样头部,使音圈电机和作动器按给定参数运动,使其对种植体螺钉按要求加载,并通过磁栅位移传感器、第一动态力传感器、第二动态力传感器和角度测量机构采集相关试验数据,同时按设定循环周次进行疲劳试验。
进一步地,牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置还包括安装平台,机架和试样下夹具均设置于安装平台的上端面,安装平台的底部四角处均设置有一个调平脚垫,用于实现牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的调平。
进一步地,作为滚珠丝杆传动机构的具体实现方式,滚珠丝杆传动机构包括通过轴承座与机架连接的滚珠丝杆,滚珠丝杆沿机架竖直方向设置,滚珠丝杆上螺纹连接有滚珠丝杆螺母;
伺服电机的输出端通过联轴器与滚珠丝杆的顶部连接;
机架上设置有与滚珠丝杆长度方向平行的第一直线导轨,调整背板的背面均与第一直线导轨上的滑块和滚珠丝杆螺母固定连接。
第一直线导轨的设置,是用于限制调整背板的旋转自由度,避免调整背板跟随滚珠丝杆螺母转动。
进一步地,作为阻尼加载模块具体的设置方式,阻尼加载模块还包括上端面与音圈电机的输出端固定连接的安装座,安装座的下端面两侧对称竖直设置有两根导向柱,导向柱上依次安装有阻尼弹簧和导向套,导向套可沿导向柱滑动并压缩阻尼弹簧;每根导向柱底部安装有限位螺帽;导向套中部依次安装有传感器连接器和第一动态力传感器;角度测量模块与第一动态力传感器底部固定连接。
阻尼加载模块中的阻尼弹簧,将将音圈电机的刚性冲击转换为往复的阻尼加载,模拟牙种植体的真实工况。
进一步地,角度测量模块还包括直角安装座,直角安装座的上端面设置有用于与第一动态力传感器底部固定连接的连接法兰;
直角安装座上过盈装配有深沟球轴承,深沟球轴承内圈安装有试样上夹具;角度测量机构包括套设于试样上夹具外壁的磁栅环和设置于磁栅环一侧的磁栅角位移传感器,磁栅角位移传感器与直角安装座的下端面固定连接。
由于深沟球轴承的设置,试样上夹具可以相对于直角安装座发生转动;当试样上夹具与种植螺钉试样固定连接后,当种植螺钉试样出现螺纹松动,会带动试样上夹具相对于直角安装座转动,而转动的试样上夹具会带动磁栅环转动,磁栅角位移传感器用于监测磁栅环转动角度,进而对种植螺钉试样螺纹松动角度进行准确测量。
进一步地,作为试样下夹具的具体设置方式,试样下夹具包括夹具基座,夹具基座上设置有用于固定种植体基座试样的试样安装孔和锁紧螺钉,种植体基座试样上螺纹连接有种植螺钉试样;液浴槽设置于夹具基座上,液浴槽和夹具基座之间设置有密封垫。
进一步地,安装平台的上端面设置有二维调整平台,二维调整平台的顶部设置第二直线导轨和作动器;第二直线导轨的滑块上安装有连接板,连接板的上端面固定有夹具基座;作动器设置于夹具基座的一侧并通过第二动态力传感器与夹具基座的侧壁固定连接。
二维调整平台在水平面内对试样下夹具以及其内部的试样(即种植体基座试样和种植螺钉试样)进行位置调整,直至试样位于试样上夹具的正下方,便于试样上夹具夹持。作动器可以为压电陶瓷作动器,向试样下夹具以及其内部的试样施加水平往复激振,模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击。第二动态力传感器用于对种植体螺纹水平方向承受载荷大小进行测量。
本发明还提供一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的试验方法,其包括:
步骤1、按照试验要求制备牙种植体螺钉试样和种植体基座试样,首先将种植体基座试样安装于试样下夹具的安装孔内,并通过锁紧螺钉紧固;然后将牙种植体螺钉试样旋入种植体基座试样螺纹孔内,通过标准预紧力拧紧;
步骤2、通过二维调整平台将装配好的试样在水平面内进行位移调整直至位于试样上夹具的正下方,启动伺服电机带动滚珠丝杆旋转,调整背板下降,使试样上夹具座能对牙种植体螺钉试样头部进行夹持,并通过紧固螺钉锁紧牙种植体螺钉试样头部;
步骤3:启动外部液体环境控制循环系统向试样下夹具中的液浴槽内输送试验介质,并将试验介质保持在试验预设温度;设置各项试验参数,试验参数包括加载载荷、加载频率和循环次数;
步骤4:启动音圈电机,音圈电机输出端做往复直线运动,激振力通过阻尼加载模块传递至种植体螺钉;启动压电陶瓷作动器沿切向做往复激振,模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击,模拟真实复杂工况;
步骤5:在疲劳试验过程中,通过角度测量模块对种植体螺钉松动情况进行检测,并对松动角度进行准确测量;第一和第二动态力传感器分别对种植体螺纹竖直方向和水平方向承受载荷大小进行准确测量,磁栅位移传感器对音圈电机位移幅值进行测量和反馈控制;
步骤6:通过牙种植体试样在腐蚀环境下进行的连续疲劳试验,真实模拟牙种植体螺纹松动、疲劳断裂和磨损的失效形式,并采集得到疲劳试验的试验数据。
本发明的有益效果为:
1、本方案中的一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置,可以通过外部液体环境控制循环系统向液浴槽输送试验介质,并可通过改变液体介质的种类,模拟在不同的口腔环境对牙种植体螺纹进行腐蚀疲劳试验,真实模拟牙种植体的真实服役环境,使试验结果更可靠。
2、本方案中的一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置,根据不同的试验目的,通过控制采用音圈电机和作动器的工作状态,实现单一加载模式和复合加载模式试验,可真实模拟牙种植体在不同服役工况下的受力情况,模拟牙种植体在真实服役环境下的疲劳损伤,并对相关试验参数进行采集,为准确研究其服役状态并改善性能提供试验数据。
3、本方案中的一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置,采用磁栅角位移传感器可实现对种植体螺纹在疲劳试验中的螺纹松动情况进行准确测量,。
附图说明
图1为牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的三维结构示意图。
图2为牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的后视结构示意图。
图3为阻尼加载模块的三维结构示意图。
图4为角度测量模块的三维结构示意图。
图5为试样下夹具的剖视结构示意图。
其中,1、调平脚垫;2、二维调整平台;3、作动器;4、交叉滚子直线导轨;5、磁栅位移传感器;6、调整背板;7、机架;8、伺服电机;9、音圈电机;10、阻尼加载模块;10a、限位螺帽;10b、导向套;10c、阻尼弹簧;10d、导向柱;10e、安装座;10f、传感器连接器;10g、第一动态力传感器;11、角度测量模块;11a、磁栅角位移传感器;11b、直角安装座;11c、连接法兰;11d、深沟球轴承;11e、磁栅环;11f、试样上夹具;12、试样下夹具;12a、密封垫;12b、种植螺钉试样;12c、种植体基座试样;12d、锁紧螺钉;12e、液浴槽;12f、夹具基座;13、连接板;14、第二直线导轨;15、轴承座;16、第一直线导轨;17、滚珠丝杆螺母;18、滚珠丝杆;19、第二动态力传感器;20、安装平台。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1~图2所示,本发明提供了一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置,牙种植体包括种植体基座试样12c和与其螺纹连接的种植螺钉试样12b。
牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置其包括安装平台20,安装平台20的上端面设置有机架7和试样下夹具12,安装平台20的底部四角处均设置有一个调平脚垫1,调平脚垫1用于实现整个试验装置的调平。
优选但不局限地,机架7采用高强度铝合金一体铸造,并经过人工时效处理,具有强度、刚度高等特点,从而可保证实际试验检测中具有最优的防震性能和尺寸稳定性。
机架7上设置有伺服电机8,伺服电机8的输出端通过联轴器连接有竖直设置的滚珠丝杆18传动机构,滚珠丝杆18传动机构上设置有调整背板6。
而作为滚珠丝杆18传动机构优选的实施方式,滚珠丝杆18传动机构包括通过轴承座15与机架7连接的滚珠丝杆18,轴承座15的数量为两个,分别位于滚珠丝杆18的两端且与机架7固定连接。滚珠丝杆18沿机架7竖直方向设置,滚珠丝杆18上螺纹连接有滚珠丝杆18螺母17;伺服电机8的输出端通过联轴器与滚珠丝杆18的顶部连接。
机架7上设置有与滚珠丝杆18长度方向平行的第一直线导轨16,调整背板6的背面均与第一直线导轨16上的滑块和滚珠丝杆18螺母17固定连接。调整背板6在伺服电机8驱动下,沿第一直线导轨16运动。
调整背板6的正面上设置有音圈电机9和用于实时测量音圈电机9位移幅值的磁栅位移传感器5,音圈电机9的输出端由上至下依次设置有阻尼加载模块10和角度测量模块11,阻尼加载模块10包括第一动态力传感器10g;角度测量模块11包括试样上夹具11f和角度测量机构,角度测量模块11通过交叉滚子直线导轨4与调整背板6活动连接,实现角度测量模块11在竖直方向上的手动调节,便于试样上夹具11f与种植螺钉试样12b的顶部夹紧固连。
试样上夹具11f的下方设置有试样下夹具12,试样下夹具12的一侧设置有用于向试样下夹具12施加水平往复激振的作动器3,作动器3的输出端和试样下夹具12之间设置有第二动态力传感器19。作动器3可以为压电陶瓷作动器;第一动态力传感器10g和第二动态力传感器19可以采用压电陶瓷动态传感器,其采集频率和精度高,可以进一步提高数据的准确性。
在对牙种植体进行螺纹腐蚀疲劳试验时,先将种植体基座试样12c固定在试样下夹具12上,并开启试验介质循环系统使介质充满夹具介质槽;伺服电机8驱动滚珠丝杆18传动机构转动,进而实现调整背板6在向下移动,直至试样上夹具11f夹持牙种植体螺钉试样头部。音圈电机9输出端做往复直线运动,激振力通过阻尼加载模块10传递至种植体螺钉,启动作动器3沿水平方向做往复激振,模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击,并通过第一动态力传感器10g和第二动态力传感器19,分别对种植体螺纹竖直方向和水平方向承受载荷大小进行准确测量。通过控制采用音圈电机9和作动器3的工作状态,实现单一加载模式和复合加载模式试验,可真实模拟牙种植体在不同服役工况下的受力情况,模拟牙种植体在真实服役环境下的疲劳损伤,并对相关试验参数进行采集,为准确研究其服役状态并改善性能提供试验数据。
同时,由于在牙种植体进行螺纹腐蚀疲劳试验过程中,种植螺钉试样12b出现螺纹松动,可以通过角度测量模块11中的角度测量机构对松动角度进行准确测量。
如图3所示,作为阻尼加载模块10具体的设置方式,阻尼加载模块10还包括上端面与音圈电机9的输出端固定连接的安装座10e,安装座10e的下端面两侧对称竖直设置有两根导向柱10d,导向柱10d上依次安装有阻尼弹簧10c和导向套10b,导向套10b可沿导向柱10d滑动并压缩阻尼弹簧10c;每根导向柱10d底部安装有限位螺帽10a;导向套10b中部依次安装有传感器连接器10f和第一动态力传感器10g;角度测量模块11与第一动态力传感器10g底部固定连接。
阻尼加载模块10中的阻尼弹簧10c,将将音圈电机9的刚性冲击转换为往复的阻尼加载,模拟牙种植体的真实工况。
如图4所示,角度测量模块11还包括直角安装座11b,直角安装座11b的上端面设置有用于与第一动态力传感器10g底部固定连接的连接法兰11c;
直角安装座11b上过盈装配有深沟球轴承11d,深沟球轴承11d内圈安装有试样上夹具11f;角度测量机构包括套设于试样上夹具11f外壁的磁栅环11e和设置于磁栅环11e一侧的磁栅角位移传感器11a,磁栅角位移传感器11a与直角安装座11b的下端面固定连接。
由于深沟球轴承11d的设置,试样上夹具11f可以相对于直角安装座11b发生转动;当试样上夹具11f与种植螺钉试样12b固定连接后,当种植螺钉试样12b出现螺纹松动,会带动试样上夹具11f相对于直角安装座11b转动,而转动的试样上夹具11f会带动磁栅环11e转动,磁栅角位移传感器11a用于监测磁栅环11e转动角度,进而对种植螺钉试样12b螺纹松动角度进行准确测量。
如图5所示,作为试样下夹具12的具体设置方式,试样下夹具12包括夹具基座12f,夹具基座12f上设置有用于固定种植体基座试样12c的试样安装孔和锁紧螺钉12d,种植体基座试样12c上螺纹连接有种植螺钉试样12b;液浴槽12e设置于夹具基座12f上,液浴槽12e和夹具基座12f之间设置有密封垫12a。可以通过外部液体环境控制循环系统向液浴槽12e输送试验介质,并可通过改变液体介质的种类,模拟在不同的口腔环境对牙种植体螺纹进行腐蚀疲劳试验,真实模拟牙种植体的真实服役环境,使试验结果更可靠。
安装平台20的上端面设置有二维调整平台2,二维调整平台2的顶部设置第二直线导轨14和作动器3;第二直线导轨14的滑块上安装有连接板13,连接板13的上端面固定有夹具基座12f;作动器3设置于夹具基座12f的一侧并通过第二动态力传感器19与夹具基座12f的侧壁固定连接。
二维调整平台2在水平面内对试样下夹具12以及其内部的试样(即种植体基座试样12c和种植螺钉试样12b)进行位置调整,直至试样位于试样上夹具11f的正下方,便于试样上夹具11f夹持。作动器3可以为压电陶瓷作动器3,向试样下夹具12以及其内部的试样施加水平往复激振,模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击。第二动态力传感器19用于对种植体螺纹水平方向承受载荷大小进行测量。
本发明还提供一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的试验方法,其包括:
步骤1、按照试验要求制备牙种植体螺钉试样和种植体基座试样12c,首先将种植体基座试样12c安装于试样下夹具12的安装孔内,并通过锁紧螺钉12d紧固;然后将牙种植体螺钉试样旋入种植体基座试样12c螺纹孔内,通过标准预紧力拧紧;
步骤2、通过二维调整平台2将装配好的试样在水平面内进行位移调整直至位于试样上夹具11f的正下方,启动伺服电机8带动滚珠丝杆18旋转,调整背板6下降,使试样上夹具11f座能对牙种植体螺钉试样头部进行夹持,并通过紧固螺钉锁紧牙种植体螺钉试样头部;
步骤3:启动外部液体环境控制循环系统向试样下夹具12中的液浴槽12e内输送试验介质,并将试验介质保持在试验预设温度;设置各项试验参数,试验参数包括加载载荷、加载频率和循环次数;
步骤4:启动音圈电机9,音圈电机9输出端做往复直线运动,激振力通过阻尼加载模块10传递至种植体螺钉;启动压电陶瓷作动器3沿切向做往复激振,模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击,模拟真实复杂工况;
步骤5:在疲劳试验过程中,通过角度测量模块11对种植体螺钉松动情况进行检测,并对松动角度进行准确测量;第一和第二动态力传感器19分别对种植体螺纹竖直方向和水平方向承受载荷大小进行准确测量,磁栅位移传感器5对音圈电机9位移幅值进行测量和反馈控制;
步骤6:通过牙种植体试样在腐蚀环境下进行的连续疲劳试验,真实模拟牙种植体螺纹松动、疲劳断裂和磨损的失效形式,并采集得到疲劳试验的试验数据。
通过上述试验方法,可以根据不同的试验目的,通过外部液体环境控制循环系统向液浴槽12e输送试验介质,并可通过改变液体介质的种类,模拟在不同的口腔环境对牙种植体螺纹进行腐蚀疲劳试验,还可以通过控制采用音圈电机9和作动器3的工作状态,实现单一加载模式和复合加载模式试验,可真实模拟牙种植体在不同服役工况下的受力情况,模拟牙种植体在真实服役环境下的疲劳损伤,并对相关试验参数进行采集,为准确研究其服役状态并改善性能提供试验数据。

Claims (1)

1.一种牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置,其特征在于,包括机架,所述机架上设置有伺服电机,所述伺服电机的输出端通过联轴器连接有竖直设置的滚珠丝杆传动机构,滚珠丝杆传动机构上设置有调整背板;所述调整背板的正面上设置有音圈电机和用于实时测量所述音圈电机位移幅值的磁栅位移传感器,音圈电机的输出端由上至下依次设置有阻尼加载模块和角度测量模块,所述阻尼加载模块包括第一动态力传感器,所述角度测量模块包括试样上夹具和角度测量机构;
所述阻尼加载模块还包括上端面与所述音圈电机的输出端固定连接的安装座,所述安装座的下端面两侧对称竖直设置有两根导向柱,所述导向柱上依次安装有阻尼弹簧和导向套,所述导向套可沿导向柱滑动并压缩所述阻尼弹簧;
每根导向柱底部安装有限位螺帽;
所述导向套中部依次安装有传感器连接器和所述第一动态力传感器;所述角度测量模块与第一动态力传感器底部固定连接;
所述试样上夹具的下方设置有试样下夹具,试样下夹具的一侧设置有用于向试样下夹具施加水平往复激振的作动器,所述作动器的输出端和试样下夹具之间设置有第二动态力传感器;
试样下夹具还包括用于与外部液体环境控制循环系统连通的液浴槽;
还包括安装平台,所述机架和试样下夹具均设置于所述安装平台的上端面,安装平台的底部四角处均设置有一个调平脚垫;
滚珠丝杆传动机构包括通过轴承座与机架连接的滚珠丝杆,所述滚珠丝杆沿机架竖直方向设置,滚珠丝杆上螺纹连接有滚珠丝杆螺母;
所述伺服电机的输出端通过联轴器与滚珠丝杆的顶部连接;
机架上设置有与滚珠丝杆长度方向平行的第一直线导轨,所述调整背板的背面均与第一直线导轨上的滑块和所述滚珠丝杆螺母固定连接;
所述角度测量模块还包括直角安装座,所述直角安装座的上端面设置有用于与所述第一动态力传感器底部固定连接的连接法兰;
直角安装座上过盈装配有深沟球轴承,深沟球轴承内圈安装有所述试样上夹具;
角度测量机构包括套设于试样上夹具外壁的磁栅环和设置于所述磁栅环一侧的磁栅角位移传感器,所述磁栅角位移传感器与直角安装座的下端面固定连接;
所述试样下夹具包括夹具基座,所述夹具基座上设置有用于固定种植体基座试样的试样安装孔和锁紧螺钉,种植体基座试样上螺纹连接有种植螺钉试样;
所述液浴槽设置于夹具基座上,液浴槽和夹具基座之间设置有密封垫;
所述安装平台的上端面设置有二维调整平台,所述二维调整平台的顶部设置第二直线导轨和所述作动器;所述第二直线导轨的滑块上安装有连接板,所述连接板的上端面固定有所述夹具基座;
所述作动器设置于夹具基座的一侧并通过所述第二动态力传感器与夹具基座的侧壁固定连接;
通过牙种植体螺纹腐蚀疲劳试验装置的试验方法,包括以下步骤:
步骤1、按照试验要求制备牙种植体螺钉试样和种植体基座试样,首先将种植体基座试样安装于试样下夹具的安装孔内,并通过锁紧螺钉紧固;
然后将牙种植体螺钉试样旋入种植体基座试样螺纹孔内,通过标准预紧力拧紧;
步骤2、通过二维调整平台将装配好的试样在水平面内进行位移调整直至位于试样上夹具的正下方,启动伺服电机带动滚珠丝杆旋转,调整背板下降,使试样上夹具座能对牙种植体螺钉试样头部进行夹持,并通过紧固螺钉锁紧牙种植体螺钉试样头部;
步骤3:启动外部液体环境控制循环系统向试样下夹具中的液浴槽内输送试验介质,并将试验介质保持在试验预设温度;
设置各项试验参数,试验参数包括加载载荷、加载频率和循环次数;
步骤4:启动音圈电机,音圈电机输出端做往复直线运动,激振力通过阻尼加载模块传递至种植体螺钉;
启动压电陶瓷作动器沿切向做往复激振,模拟牙种植体承受的偏载或横向冲击,模拟真实复杂工况;
步骤5:在疲劳试验过程中,通过角度测量模块对种植体螺钉松动情况进行检测,并对松动角度进行测量;
第一动态力传感器和第二动态力传感器分别对种植体螺纹竖直方向和水平方向承受载荷大小进行测量,磁栅位移传感器对音圈电机位移幅值进行测量和反馈控制;
步骤6:通过牙种植体试样在腐蚀环境下进行的连续疲劳试验,真实模拟牙种植体螺纹松动、疲劳断裂和磨损的失效形式,并采集得到疲劳试验的试验数据。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114989955B (zh) * 2022-05-30 2024-04-26 四川轻化工大学 一种种植体微生物实时腐蚀动态测试系统

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590001A (zh) * 2012-02-24 2012-07-18 西南交通大学 一种多向微动疲劳试验方法及其试验机
CN102607976A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 西南交通大学 一种试验环境可控的多向微动疲劳试验机及其试验方法
CN202522495U (zh) * 2012-03-12 2012-11-07 西南交通大学 一种试验环境可控的多向微动疲劳试验装置
CN103076246A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 北京航空航天大学 一种双轴高低循环复合疲劳试验装置
CN103364284A (zh) * 2013-05-21 2013-10-23 广州中国科学院先进技术研究所 一种用于牙种植体仿生环境下疲劳试验的装置
CN104897502A (zh) * 2015-07-03 2015-09-09 西南交通大学 基于控制冲击能量的微幅冲击磨损试验装置及其试验方法
CN105486603A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 西南交通大学 一种冲击/切向复合运动微幅磨损试验装置
CN206020020U (zh) * 2016-09-12 2017-03-15 三峡大学 螺栓松动试验仪
CN110231158A (zh) * 2019-07-05 2019-09-13 江苏轶一电力科技有限公司 一种铁塔螺栓松动监测装置
CN110907298A (zh) * 2019-11-20 2020-03-24 北京建筑大学 一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法
CN111487146A (zh) * 2020-04-23 2020-08-04 黄玉梅 牙种植体动态疲劳自动试验装置
CN111487125A (zh) * 2020-04-23 2020-08-04 黄玉梅 牙种植体动态疲劳试验用夹具
KR20200119597A (ko) * 2019-04-10 2020-10-20 경북대학교 산학협력단 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치
CN111982652A (zh) * 2020-07-29 2020-11-24 佛山市安齿生物科技有限公司 牙种植体疲劳测试加载组件
CN112444442A (zh) * 2020-11-27 2021-03-05 天津大学 一种牙种植体疲劳测试夹具
WO2021243831A1 (zh) * 2020-06-05 2021-12-09 佛山市安齿生物科技有限公司 牙种植体疲劳测试加载装置
CN114563264A (zh) * 2022-02-24 2022-05-31 天津大学 一种改进型牙种植体疲劳测试夹具

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10794416B2 (en) * 2018-02-28 2020-10-06 Tohnichi Mfg. Co., Ltd. Tensioning device

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102590001A (zh) * 2012-02-24 2012-07-18 西南交通大学 一种多向微动疲劳试验方法及其试验机
CN102607976A (zh) * 2012-03-12 2012-07-25 西南交通大学 一种试验环境可控的多向微动疲劳试验机及其试验方法
CN202522495U (zh) * 2012-03-12 2012-11-07 西南交通大学 一种试验环境可控的多向微动疲劳试验装置
CN103076246A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 北京航空航天大学 一种双轴高低循环复合疲劳试验装置
CN103364284A (zh) * 2013-05-21 2013-10-23 广州中国科学院先进技术研究所 一种用于牙种植体仿生环境下疲劳试验的装置
CN104897502A (zh) * 2015-07-03 2015-09-09 西南交通大学 基于控制冲击能量的微幅冲击磨损试验装置及其试验方法
CN105486603A (zh) * 2016-01-21 2016-04-13 西南交通大学 一种冲击/切向复合运动微幅磨损试验装置
CN206020020U (zh) * 2016-09-12 2017-03-15 三峡大学 螺栓松动试验仪
KR20200119597A (ko) * 2019-04-10 2020-10-20 경북대학교 산학협력단 치과 임플란트용 부재 내구성 시험 장치
CN110231158A (zh) * 2019-07-05 2019-09-13 江苏轶一电力科技有限公司 一种铁塔螺栓松动监测装置
CN110907298A (zh) * 2019-11-20 2020-03-24 北京建筑大学 一种双轴加载微动疲劳试验系统及方法
CN111487146A (zh) * 2020-04-23 2020-08-04 黄玉梅 牙种植体动态疲劳自动试验装置
CN111487125A (zh) * 2020-04-23 2020-08-04 黄玉梅 牙种植体动态疲劳试验用夹具
WO2021243831A1 (zh) * 2020-06-05 2021-12-09 佛山市安齿生物科技有限公司 牙种植体疲劳测试加载装置
CN111982652A (zh) * 2020-07-29 2020-11-24 佛山市安齿生物科技有限公司 牙种植体疲劳测试加载组件
CN112444442A (zh) * 2020-11-27 2021-03-05 天津大学 一种牙种植体疲劳测试夹具
CN114563264A (zh) * 2022-02-24 2022-05-31 天津大学 一种改进型牙种植体疲劳测试夹具

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