振动载荷下腰椎间盘黏弹特性的研究

发布时间：2021-06-24 12:57

　　腰椎间盘退行性疾病是最常见的疾病之一,给患者的生活和工作等带来了诸多不便,引发该病的重要原因之一就是长时间的负载,而长时间处于振动环境中的人腰椎间盘的发病率要高于普通人。腰椎间盘的健康程度直接影响了脊椎的功能,甚至影响人体的活动。因此,有必要对腰椎间盘在振动压缩条件下的力学特性进行研究,为临床上腰椎间盘疾病的预防和治疗提供理论依据。本课题对腰椎间盘的黏弹特性进行了动物实验和有限元仿真两个方面的研究。采用完整的羊腰椎间盘和凯尔万能疲劳试验系统进行蠕变和松弛实验,研究腰椎间盘在不同的静态压缩和振动压缩条件下的黏弹特性。结果表明:压缩条件下,腰椎间盘的蠕变应变曲线和松弛应力曲线均呈指数规律变化。蠕变试验中,振动作用增大了腰椎间盘的蠕变应变,并且应变随着频率的增大而增大,随着幅值的增大也增大;松弛实验中,振动作用减小了腰椎间盘的松弛应力,并且频率越大,松弛应力越小。在静态压缩应变条件下,应变越大,腰椎间盘的松弛应力越大,松弛速度越大,利用三参数模型建立松弛本构模型可以较好地预测腰椎间盘的松弛特性。根据CT扫描数据,应用ABAQUS建立人体腰椎L3-L4节段的多孔弹性模型,利用孔隙单元对腰椎间盘... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

椎间盘病变示意图

图 1-1 椎间盘病变示意图的特殊性主要是因为其特殊的结构和组成，椎间盘主要图 1-2 所示。髓核是一种类似凝胶的物质，位于椎间盘围，其体积占到椎间盘的很大一部分，大约是整个椎间围的同心圆环状物，主要有纤维和基质组成。纤维在髓间呈 30-60°角交叉排列，这样的结构使得椎间盘更加终板是连接椎间盘和相邻椎体的透明软骨，同时，软骨了椎间盘的完整。

第一章 绪论内外研究现状间盘问题一直以来都是国内外学者最关注的问题之一，对椎间盘的研究大致分为面，一方面是实验研究，对椎间盘试样进行力学性能的测试；一方面是仿真研究，关软件建立腰椎间盘的三维模型，再通过有限元软件模拟生理条件对椎间盘进行究，得到椎间盘的力学特性，经过多年的努力，取得了一定进展。 实验研究椎间盘的实验研究大致可以分为两大类，一类是对椎间盘力学性能的研究，主要椎间盘材料性能的测定。另一类是在拉伸和压缩载荷下椎间盘的力学响应实验，压试验和压痕试验，如图 1-3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]振动参数与梨损伤特性和黏弹性的关系[J]. 刘林林,呼和,王羽,宋树鑫,杨晓清,董同力嘎.  振动与冲击. 2016(10)
[2]全腰椎有限元模态分析[J]. 项嫔,都承斐,赵美雅,田山,王丽珍,樊瑜波.  医用生物力学. 2014(02)
[3]低频振动作用下人体椎间盘多孔弹性单元的研究[J]. 李睿,郭立新.  应用力学学报. 2013(04)
[4]非线性模型在椎间盘黏弹性特性分析中的应用[J]. 李睿,郭立新.  医用生物力学. 2013(05)
[5]非持续载荷下椎间盘的多孔弹性特性[J]. 李睿,郭立新.  东北大学学报(自然科学版). 2013(04)
[6]有限元分析在腰椎生物力学应用中的研究与进展[J]. 陈纪宝,奚春阳,焦力刚,闫景龙.  中国组织工程研究. 2012(26)
[7]人体胸腰椎和椎间盘的应力松弛和蠕变性试验[J]. 黄建松,华宏星,王以进,谌勇.  透析与人工器官. 2012(01)
[8]腰椎间盘突出症力学特征的仿真计算方法[J]. 黄菊英,李海云,吴浩.  医用生物力学. 2012(01)
[9]三参数模型计算股骨颈松质骨压缩蠕变方程[J]. 王杨,刘大禹,李新颖,马洪顺.  中国组织工程研究与临床康复. 2011(35)
[10]人体腰段脊椎建模及其振动趋势预测研究[J]. 郭立新,张义民,周淑文,李金丽.  系统仿真学报. 2009(20)

硕士论文
[1]椎间盘组织工程的加载装置设计及其有限元建模与分析[D]. 付立会.天津理工大学 2012



本文编号：3247140