Os avanços computacionais e o nível de desenvolvimento tecnológico tanto em hardware quando em software presente no mercado nos dias de hoje, abre caminho para uma série de aplicações de teorias e conceitos nos mais diversos campos. Simulações computacionais de estruturas é um desses campos. Utilizando tecnologias como o Método dos Elementos Finitos e a construção de imagens tridimensionais a partir de tomografias computadorizadas, é viável realizar ensaios virtuais impossíveis de serem realizados fisicamente e avaliar resultados precisos em inúmeros pontos.
O objetivo deste projeto é avaliar e entender o campo de tensões resultantes da aplicação de forças ortodônticas no tecido ósseo humano da face, composto por ossos corticais, trabeculares e dentes. A primeira etapa e uma das mais importantes na simulação computacional de estruturas é conhecer o comportamento e as características mecânicas da mesma.
Na literatura são encontrados trabalhos que propõem formas de caracterizar o tecido ósseo, buscando o conhecimento de suas propriedades. Alguns desses trabalhos apresentam equações aproximadas para o cálculo da rigidez em função da densidade óssea (densidade aparente, densidade de cinzas, etc.), ou definem um módulo de elasticidade equivalente, obtido por uma reta estatisticamente ajustada a uma nuvem de pontos que representam testes de compressão mecânica de espécimes diferentes. Outras, mais recentes, consideram o osso como um material compósito disposto em diversas escalas ou níveis, e usam as propriedades de seus constituintes elementares para descobrir o comportamento mecânico em cada escala ou nível, utilizando técnicas de multiescala e homogeneização. O tecido ósseo, de fato, é um material que tem comportamentos relacionados com a escala de observação devido à sua complexa estrutura hierárquica compósita, que é responsável pela atribuição de boas propriedades mecânicas para toda a estrutura óssea. Portanto, suas características, composição e propriedades mecânicas dependem da escala em que este material é avaliado. As características mecânicas do tecido ósseo serão obtidas de acordo com a metodologia proposta por Argenta, et al, 2011.
Na sequência, modelos tridimensionais sólidos de faces humanas serão desenvolvidos em função de fatias tomográficas transversais, discretizados tridimensionalmente em elementos tetraédricos com o uso de software ANSA e então calculadas as tensões resultantes da aplicação de forças ortodônticas utilizando-se o método dos elementos finitos através do software ABAQUS.
Os resultados além de permitir a visualização dos campos de tensões e avaliar a magnitude das forças com a finalidade de evitar prejuízos dentários e ósseos, são uma alternativa para a redução do número de animais utilizados em experimentos “in vivo” e podem auxiliar no desenvolvimento de equipamentos utilizados no tratamento ortodôntico.