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飞行载荷条件下腰椎多体动力学分析

发布时间:2019-07-26 20:17
【摘要】:目的利用多体动力学方法,分析腰椎在典型飞行载荷条件下的内力变化,探讨飞行中腰椎间盘力学损伤机制。方法基于腰椎肌肉-骨骼系统多体动力学模型,对其分别施加平飞、机动飞行及盘旋飞行3种典型工况对应的时变过载,根据腰椎间盘应力、小关节接触力、肌肉及韧带内力水平评价飞行载荷导致的力学变化。结果飞行过载变化引发椎体间相对滑移,诱发腰椎间盘剪切载荷与关节接触力变化,从而导致肌肉内力不稳定。结论多体动力学方法可以再现腰椎间盘内力变化,椎体主要通过在小关节与椎间盘构成的曲面上滑移来平衡外载,腰椎间盘剪切变形是引发腰椎不稳定的重要因素。相比于有限元方法,多体动力学模型可以直接反映腰椎被动元件与主动元件力学行为之间的联系,为解释飞行中腰椎间盘疲劳损伤机理提供理论依据与数据支撑。
[Abstract]:Objective to analyze the internal force changes of lumbar vertebrae under typical flight load by using multi-body dynamics method, and to explore the mechanism of mechanical injury of lumbar intervertebral disc during flight. Methods based on the multi-body dynamic model of lumbar muscle-bone system, the mechanical changes caused by flight load were evaluated according to the stress of lumbar intervertebral disc, the contact force of facet joint and the internal force of muscle and ligament. the time-varying overload corresponding to three typical working conditions was applied to plane flight, maneuvering flight and hovering flight, respectively. Results the change of flight overload caused the relative slip between vertebrae and the contact force between lumbar disc shear load and joint, which led to the instability of muscle internal force. Conclusion the method of multibody dynamics can reproduce the internal force change of lumbar intervertebral disc. The vertebral body is mainly balanced by sliding on the curved surface of facet joint and intervertebral disc. The shear deformation of lumbar disc is an important factor causing lumbar instability. Compared with the finite element method, the multi-body dynamic model can directly reflect the relationship between the mechanical behavior of passive elements and active elements of lumbar vertebrae, and provide theoretical basis and data support for explaining the mechanism of fatigue injury of lumbar intervertebral disc during flight.
【作者单位】: 空军总医院全军中西医结合正骨治疗中心;清华大学;望京医院;
【基金】:首都临床特色推广项目(z121107001012078) 全军后勤科研“十二五”重点课题(BKJ13J004)
【分类号】:R85

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本文编号:2519780

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