腰椎运动节段三维有限元模型建立及其应力分析.doc

广西大学土木建筑工程学院 硕士研究生课程作业（习题） 课 程 有限单元法 任课教师 黄立新 专业、年级 固体力学2012级 研 究 生 赵文举 成 绩 目录 摘要 2 1 引言 2 2 材料和方法 3 3 ABAQUS有限元软件计算分析 4 4 结果分析及讨论 5 参考文献 6 腰椎运动节段三维有限元模型建立及其应力分析 A Three-dimensional Finite Element Model for Lumbar Motion Segment and Analysis of Stress 赵文举 Wenju Zhao （广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004） (College of Civil and Architectural Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China) 【 摘 要 】 目的 利用三维有限元分析，研究简单工况条件下腰椎活动节段的应力分布。方法 使用ABAUQS6.10有限元分析软件建立L4-5运动节段的三维有限元模型，分析腰椎运动节段在压缩、拉伸作用力下各部结构的应力变化。结果 压缩时椎体密质骨、椎弓根、椎弓峡部和后部小关节部平均应力最高；拉伸时小关节出现应力集中，高于其他部分。结论 应用有限元分析能形象模拟腰椎活动节段各种载荷下的应力分析，不同运动条件下，腰椎运动生理节段的应力集中部位不同。 【 Abstract 】 Objective To investigate the stress changes of lumbar vertebrae internal structure in different movements by using a finite element model. Methods The three-dimensional finite element model of lumbar L4-5 motion segment was created by ABAQUS 6.10 finite element software.To analyze the stress change in lumbar motion segment during different movements such as extension and lateral bending . Results Higher equivalent stress was found when compression loadings were applied to the pedide of vertebral arch and interarticularis,also the lumbar facet joint and lumbar cortical bone;The concentrated stress were founded when extension loadings were applied to the lumbar facet joint.Conclusions Using finite element can analyze the stress distribution in lumbar motion segment in different movements. When lumbar motion segment were applied different movements,the concentrated stress would appear in different lumbar structure. 【 关 键 词 】 有限元模型;腰椎运动节段 【 Keywords 】 finite element model; lumbar motion segment 1 引言 有限元（finite element）概念于20世纪40年代最早提出，50年代初即被用于结构设计，目前已广泛应用于工程技术各领域。其基本原理是把一个有无限个质点构成并且有无限个自由度的连续体划分为有限个小单元体组成的集合体，此过程称为有限元模型的离散化。用这种离散化的有限单元模型代替原有物体，根据其几何材料特性及受力条件而采用不同的单元种类，单元间有节点相连，力则通过结点传递。 运动节段（motion segment）是最基本的脊柱功能单位