本发明专利技术有关于一种针对牙颌系统的自动有限元建模方法及其系统，其中方法包括：步骤一，设置上下颌上的牙齿个数及上下牙齿的几何模型的扩放系数；步骤二，根据上下颌上的牙齿个数、上下牙齿的几何模型的扩放系数及上下颌的几何模型，得到挖出一设定个数的牙齿和牙周膜后的新的上下颌的几何模型；步骤三，设置牙齿、牙周膜、颌的材料属性数据以及有限元的单元类型、单元大小；步骤四，根据材料属性数据、有限元的单元类型、单元大小，对新的上下颌的几何模型、上下颌上的牙齿及其牙周膜的几何模型进行有限元划分，得到上下颌、上下颌上的牙齿及其牙周膜的有限元模型。本发明专利技术方法能便捷、高效地生成牙颌系统的有限元模型，减轻了医生的工作量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及牙颂系统的有限元建模，特别涉及一种基于有限元分析系统Ansys的 牙颂系统自动有限元建模方法及其系统。
技术介绍
个性化牙颂系统模型是牙科医生用来分析患者牙颂系统功能缺陷、对比治疗方 案、判断诊疗效果的重要辅助工具。牙颂系统模型的构建包含如下步骤1)采用CT (Computed Tomography,计算机断层扫描)、激光扫描仪对牙颂系统进 行扫描得到牙颂系统的几何模型；2)利用牙颂的几何模型构造牙周膜的几何模型与挖去牙齿、牙周膜的颂的几何模 型；3)对牙齿、牙周膜、颂的几何模型划分有限元网格，设置牙齿、牙周膜、颂的材料属 性。现有方法对以上三个步骤均采用手工操作方式，需要医生熟练掌握相关软件的用 法，且耗时耗力。本专利技术针对步骤2、3，在Ansys系统的基础上提出了一种自动生成牙周膜 与颂的几何模型以及自动对牙颂几何模型进行有限元划分的方法，整个过程只需30分钟。 与现有方法需要2 3周的时间相比，本专利技术不仅提高了牙颂系统的有限元建模效率，还有 效减轻了医生的手工工作量。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种针对牙颂系统的自动有限元建模方法及其系统，用 于解决现有技术完全依赖手工且耗时耗力的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种针对牙颂系统的自动有限元建模方法，其特 征在于，包括步骤一，设置上下颂上的牙齿个数及上下牙齿的几何模型的扩放系数；步骤二，根据上下颂上的牙齿个数、上下牙齿的几何模型的扩放系数及上下颂的 几何模型，得到挖出一设定个数的牙齿及其牙周膜后的新的上下颂的几何模型；步骤三，设置牙齿、牙周膜、颂的材料属性数据以及有限元的单元类型、单元大步骤四，根据所述材料属性数据、有限元的单元类型、单元大小，对所述新的上下 颂的几何模型、上下颂上的牙齿及其牙周膜的几何模型进行有限元划分，得到上下颂、上下 颂上的牙齿及其牙周膜的有限元模型。所述的自动有限元建模方法，其中，所述步骤二中，还包括将设定个数的上牙齿的几何模型按设定的扩放系数放大，得到扩放的上牙齿的几 何模型；将该扩放的上牙齿的几何模型减去该上牙齿的几何模型得到一上薄牙壳的几何模型；将该上薄牙壳的几何模型与当前的上颂的几何模型求交，得到该上牙齿的上牙周 膜的几何模型；将当前的上颂的几何模型减去该扩放的上牙齿的几何模型以及该上牙齿的上牙 周膜的几何模型得到所述新的上颂的几何模型，并将所述新的上颂的几何模型更新为当前 的上颂的几何模型。所述的自动有限元建模方法，其中，所述步骤二中，还包括将设定个数的下牙齿的几何模型按设定的扩放系数放大，得到扩放的下牙齿的几 何模型；将该扩放的下牙齿的几何模型减去该下牙齿的几何模型得到一下薄牙壳的几何 模型；将该下薄牙壳的几何模型与当前的下颂的几何模型求交，得到该下牙齿的下牙周 膜的几何模型；将当前的下颂的几何模型减去该扩放的下牙齿的几何模型以及该下牙齿的下牙 周膜的几何模型得到所述新的下颂的几何模型，并将所述新的下颂的几何模型更新为当前 的下颂的几何模型。所述的自动有限元建模方法，其中，所述步骤四中，还包括对上颂、上颂上的牙齿及其牙周膜的几何模型，采用自由网格划分方法划分有限元。所述的自动有限元建模方法，其中，所述步骤四中，还包括对下颂、下颂上的牙齿及其牙周膜的几何模型，采用自由网格划分方法划分有限元。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种针对牙颂系统的自动有限元建模系统，其 特征在于，包括扩放系数设置模块，用于设置上下颂上的牙齿个数及上下牙齿的几何模型的扩放 系数；模型处理模块，连接所述扩放系数设置模块，用于根据上下颂上的牙齿个数、上下 牙齿的几何模型的扩放系数及上下颂的几何模型，得到挖出一设定个数的牙齿及其牙周膜 后的新的上下颂的几何模型；属性设置模块，用于设置牙齿、牙周膜、颂的材料属性数据；有限元参数设置模块，用于设置有限元的单元类型、单元大小；有限元划分模块，连接所述模型处理模块、所述属性设置模块、所述有限元参数设 置模块，用于根据材料属性数据、有限元的单元类型、单元大小，对所述新的上下颂的几何 模型、上下颂上的牙齿及其牙周膜的几何模型进行有限元划分，得到上下颂、上下颂上的牙 齿及其牙周膜的有限元模型。所述的自动有限元建模系统，其中，所述模型处理模块又包括上颂模型处理模块，用于根据上颂上的牙齿个数、上牙齿的几何模型及其扩放系 数，得到上牙周膜的几何模型以及挖出该设定个数的上牙齿及其上牙周膜后的上颂的几何 模型；下颂模型处理模块，用于根据下颂上的牙齿个数、下牙齿的几何模型及其扩放系 数，得到下牙周膜的几何模型以及挖出该设定个数的下牙齿及其下牙周膜后的下颂的几何 模型。所述的自动有限元建模系统，其中，所述上颂模型处理模块还包括上颂牙齿模型扩放模块，用于将该上牙齿的几何模型按设定的扩放系数放大，得 到扩放的上牙齿的几何模型；上薄牙壳模型模块，连接所述上颂牙齿模型扩放模块，用于将该扩放的上牙齿的 几何模型减去该上牙齿的几何模型得到一上薄牙壳的几何模型；上牙周膜模型模块，连接所述薄牙壳模型模块，用于将该上薄牙壳的几何模型与 上颂的几何模型求交，得到该上牙齿的上牙周膜的几何模型；上颂模型挖出模块，连接所述上颂牙齿模型扩放模块，用于将上颂的几何模型减 去该扩放的上牙齿的几何模型以及该上牙齿的上牙周膜的几何模型得到挖去该上牙齿及 其上牙周膜后的新的上颂的几何模型。所述的自动有限元建模系统，其中，所述下颂模型处理模块还包括下颂牙齿模型扩放模块，用于将该下牙齿的几何模型按设定的扩放系数放大，得 到扩放的下牙齿的几何模型；下薄牙壳模型模块，连接所述下颂牙齿模型扩放模块，用于将该扩放的下牙齿的 几何模型减去该下牙齿的几何模型得到一下薄牙壳的几何模型；下牙周膜模型模块，连接所述薄牙壳模型模块，用于将该下薄牙壳的几何模型与 下颂的几何模型求交，得到该下牙齿的下牙周膜的几何模型；下颂模型挖出模块，连接所述下颂牙齿模型扩放模块，用于将下颂的几何模型减 去该扩放的下牙齿的几何模型以及该下牙齿的下牙周膜的几何模型得到挖去该下牙齿及 其下牙周膜后的新的下颂的几何模型。所述的自动有限元建模系统，其中，所述上下牙齿的几何模型的扩放系数皆为 1. 05。本专利技术所提供的一种针对牙颂系统的自动有限元建模方法及其系统，解决了现有 方法完全依赖手工且耗时耗力的问题，该方法是一种基于Ansys系统的牙颂系统有限元自 动建模方法，能便捷、高效地生成牙颂系统的有限元模型，减轻了医生的工作量，摆脱了现 有方法完全依赖手工的缺点。该方法利用有限元系统Ansys支持的脚本语言APDL (Ansys ParametricDesign Language, Ansys参数化设计语言)，通过程序化方式自动生成牙颂系统的有限元模型，相 比于现有方法，本专利技术有如下三个优点1)不需要用户掌握大量Ansys命令，只需要在Ansys环境中运行按照本方法编写 的程序即可；2)现有方法生成牙颂系统的有限元模型需要2 3周的时间，而本方法只需30分 钟即可完成，提高了工作效率；3)现有方法在生成牙颂系统的有限元模型后，一旦用户想修改牙齿模型，例如拔 掉一颗牙等，那么已生成的牙颂有限元模型失效，需要手工再重做一遍，而本方法只需将要 拔掉的牙齿从程序中删去，然后重新运行一遍程序就本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对牙颌系统的自动有限元建模方法，其特征在于，包括：步骤一，设置上下颌上的牙齿个数及上下牙齿的几何模型的扩放系数；步骤二，根据上下颌上的牙齿个数、上下牙齿的几何模型的扩放系数及上下颌的几何模型，得到挖出一设定个数的牙齿及其牙周膜后的新的上下颌的几何模型；步骤三，设置牙齿、牙周膜、颌的材料属性数据以及有限元的单元类型、单元大小；步骤四，根据所述材料属性数据、有限元的单元类型、单元大小，对所述新的上下颌的几何模型、上下颌上的牙齿及其牙周膜的几何模型进行有限元划分，得到上下颌、上下颌上的牙齿及其牙周膜的有限元模型。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏毅，朱登明，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11
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