动态仿真分析车辆低频振动对人体腰椎的损伤机制

Mechanism of the low-frequency vibration generated by vehicle driving effects on the human lumbar spine: a dynamic simulation analysis

二维码有效期 120s

摘要背景:长期暴露在车辆低频振动环境中将对人体腰椎健康产生影响,而关于低频振动载荷对人体腰椎力学性能的影响机制却未被深入研究.目的:通过进行动态有限元仿真分析,探究不同振动频率对人体腰椎力学性能的影响机制.方法:建立带有三维实体韧带的L2-L3节段多孔弹性人体腰椎有限元模型,进行与时间相关的动态仿真分析,观测车辆正常行驶所引起的不同振动频率对腰椎力学性能的影响.结果与结论:①相同振动时间作用下,相比动态载荷,静态载荷引起相对小的应力与位移;②随着振动频率升高,腰间盘轴向有效应力与径向位移逐渐增大,髓核孔压逐渐减小;③当振动频率足够高时,参数数值随振频继续升高变化不大;④提示应力与位移过大及孔压消散过快均不利于腰椎的受力与性能恢复.因此,静态载荷对腰椎力学性能影响相对较小;共振频率振动对腰椎力学性能产生的负面影响最大;在一定频率范围内,车辆行驶所引发的振动频率越高,对驾驶员腰椎的损伤程度越大.

作者范若寻 ^[1] 刘杰 ^[2] 刘军 ^[3] 高甲子 ^[4] 学术成果认领

作者单位吉林化工学院,汽车工程学院,吉林省吉林市 132022;吉林大学,机械科学与工程学院,吉林省长春市 130025 ^[1] 吉林化工学院,汽车工程学院,吉林省吉林市 132022 ^[2] 吉林大学第二医院,吉林省长春市,130025 ^[3] 吉林大学,机械科学与工程学院,吉林省长春市 130025 ^[4]

关键词腰椎有限元分析多孔弹性力学性能振动频率

主题词振动(Vibration)腰椎(Lumbar Vertebrae)力学(Mechanics)人体(Human Body)创伤和损伤(Wounds and Injuries)

分类号 R445

栏目名称 骨关节生物力学

DOI 10.3969/j.issn.2095-4344.1011

发布时间 2018-11-23

基金项目

吉林省教育厅科学技术项目 汽车仿真与控制国家重点实验室开放基金