Light-cured, resin-based composite materials have become the materials of choice for dental restorations, due to good mechanical properties, relatively low cost, easy application and a positive response to current aesthetic requirements. Polymerization shrinkage represents one of the main disadvantages of such materials. Movement and spatial arrangement of monomeric units are responsible for this volumetric change during polymerization. Volumetric changes in composite material cause polymerization stresses in the contact area between tooth and restorative material. This stress appears within the composite material and is transferred to the adhesive and tooth surface, may cause cusps movement, enamel fracture and cracked cusps, marginal discoloration, secondary caries and postoperative sensitivity. Understanding of polymerization shrinkage, local displacement/strain fields in accordance with the structural properties of composites are extremely important for proper use and further improvement of composite materials. In this dissertation, procedure development for standardized tooth cavity preparation for in vitro research purposes is presented. Basic quantities and dependencies, required for stress/strain analysis were defined. Experimental testing of composite material shrinkage was performed using three-dimensional optical strain/displacement measurements. This research included three composite materials: Tetric EvoCeram (Ivoclar Vivadent), Filtek Silorane (3M, ESPE) i Filtek Z250 (3M, ESPE). First stage of research included testing of free shrinkage behavior of composite materials in teflon molds. v During the second stage, materials were analyzed in cavities on plastic teeth without adhesive systems. Third stage was performed on extracted teeth using appropriate adhesive systems, in response to the demands of current clinical practice. The obtained experimental data were described using an appropriate analytical form, wherein the results are processed based on testing of a large number of regressive models for each of the tested composites. In addition, displacement/strain fields, due to polymerization, and functional relationships between displacement/strain values and lengths of characteristic sections are shown. Digitalization of 2D images of cross-sectional layers of the experimental models was performed for the purpose of creating a numerical tooth model. Numerical calculations using the finite element method, were performed by ABAQUS software. The analysis included loads on the opposite cavity walls, displacements, stress and strain occurring in dentin and enamel, which are caused by the displacement of opposite cavity walls. Displacement values of opposite cavity walls obtained by experimental, non-contact method were compared with numerical results in order to verify the numerical analysis. Svetlosno polimerizujući kompozitni materijali na bazi smole su na osnovu dobrih mehaničkih osobina, realtivno niske cene, jednostavne primene, pozitivnog odgovora na aktuelne estetske zahteve, postali materijal izbora za stomatološke restauracije. Pojava polimerizacijske kontrakcije je jedan od najvažnijih nedostataka ovih materijala. Pomeranje i prostorna organizacija molekula monomera odgovorni su za promene zapremine u toku polimerizacije. Promena zapremine kompozitnog materijala usled svetlosne polimerizacije prouzrokuje stvaranje napona na spoju restauracija-zub. Takav napon nastaje u kompozitnoj masi i prenosi se na adhezivnu vezu i zubnu površinu, što često stvara oštećenje kvržica, mikroprsline u gleđi i dentinu, može da izazove pojavu marginalne diskoloracije, sekundarnog karijesa i postoperativne osetljivosti. Razumevanje polimerizacijske kontrakcije, lokalnog deformacionog polja i polja pomeranja u skladu sa strukturnim osobinama kompozita su izuzetno važni za dalje korišćenje postojećih i unapređivanje novih kompozitnih materijala. U ovoj doktorskoj disertaciji prikazan je razvoj procedura za pripremu kaviteta ponovljivih dimenzija za in vitro istraživanja. Definisane su osnovne veličine i zavisnosti od kojih se polazi pri proučavanju deformacija tela i opšte naponskog stanja materijala. Eksperimentalno istraživanje kontrakcije kompozitnih materijala realizovano je trodimenzionalnim optičkim merenjem deformacija i pomeranja. U eksperimentalnom istraživanju korišćena su tri kompozitna materijala: Tetric EvoCeram (Ivoclar Vivadent), Filtek Silorane (3M, ESPE) i Filtek Z250 (3M, ESPE). Prvi deo istraživanja obuhvatio je ispitivanje iii slobodne kontrakcije kompozitnih materijala u teflonskim kalupima. U drugom delu materijal je analiziran u kavitetima na plastičnim zubima bez upotrebe adhezivnih sistema, a u trećem delu u kavitetima na ekstrahovanim zubima uz primenu odgovarajućih adhezivnih sistema, poštujući zahteve aktuelne kliničke prakse. Dobijeni podaci eksperimentalnim putem opisani su odgovarajućim analitičkim obrascem, pri čemu je izvršena obrada rezultata na osnovu ispitivanja velikog broja regresionih modela za svaki od ispitivanih kompozita. Takođe, prikazana su dobijena polja pomeranja/deformacija kompozita usled polimerizacije i funkcionalne veze pomeranja/deformacija i dužine karakterističnih sekcija analiziranih uzoraka. U cilju izrade numeričkog proračunskog modela zuba izvršena je digitalizacija 2D slika presečenih slojeva eksperimentalnog modela. Numerički proračuni urađeni su u softverskom paketu za proračun metodom konačnih elemenata – ABAQUS, pri čemu su analizirana opterećenja na suprotnim zidovima kaviteta, pomeranja, deformacije i naponi koji se javljaju u dentinu i gleđi, a koji su posledica pomeranja naspramnih zidova kaviteta. Dobijeni rezultati pomeranja naspramnih zidova kaviteta primenom eksperimentalne, bezkontaktne metode upoređeni su sa numeričkim rezultatima na osnovu čega je izvršena verifikacija rezultata dobijenih numeričkim pristupom.