摘要：

文題釋義：

本構(gòu)模型：反映材料應(yīng)力應(yīng)變宏觀性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型。用于描述材料受到外力作用變形時(shí)，應(yīng)力、應(yīng)變、時(shí)間或更多其他物理量變化率之間關(guān)系的物性方程，能反映材料屬性隨運(yùn)動(dòng)條件而發(fā)生的改變。

損傷因子：用來描述材料損傷程度的物理量，被用于反映材料由于微損傷的產(chǎn)生和損傷擴(kuò)大而引起的微裂紋和微型孔在全部材料體積中所占比例。

數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)：是一種非接觸式的測量方法，基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)跟蹤物體表面圖像子區(qū)域的散斑圖，對比物體表面變形前后的2幅數(shù)字圖像，并運(yùn)用相關(guān)算法得到位移和應(yīng)變圖。

背景：腰椎間盤突出癥是臨床上引起腰痛的主要原因，發(fā)病原因十分復(fù)雜，長期力學(xué)負(fù)荷的積累和突然超負(fù)荷損傷通常被認(rèn)為是主要病因。椎間盤突出大多受到其力學(xué)狀態(tài)改變的影響，因此需要對腰椎間盤整體和內(nèi)部的應(yīng)力/應(yīng)變特性進(jìn)行研究，從而為腰椎間盤突出的預(yù)防和治療提出指導(dǎo)。

目的：通過體外實(shí)驗(yàn)多角度討論椎間盤的疲勞特性和破裂機(jī)制。

方法：實(shí)驗(yàn)采用當(dāng)?shù)赝涝?-6 h的新鮮綿羊腰椎，用其制作的椎間盤樣本被用于不同實(shí)驗(yàn)。疲勞實(shí)驗(yàn)中，探索輕度破裂和疲勞應(yīng)力對椎間盤疲勞特性的影響。在內(nèi)部位移和載荷分布實(shí)驗(yàn)中，通過應(yīng)用優(yōu)化的數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)來測試椎間盤加載過程的內(nèi)部位移分布，應(yīng)用布拉格光纖光柵技術(shù)測量椎間盤加載過程的內(nèi)部載荷分布。

結(jié)果與結(jié)論：①對于正常及早期破裂腰椎間盤，疲勞前后的破裂應(yīng)力-應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)出多段特性，主要由4個(gè)階段組成：趾部階段、線性階段、屈服階段和破裂階段；②正常腰椎間盤的趾部階段非常明顯，而早期破裂腰椎間盤的趾部階段幾乎消失；對于正常和早期破裂腰椎間盤，疲勞后的彈性模量均略大于疲勞前的彈性模量；對于正常腰椎間盤，疲勞后的比例極限大于疲勞前；對于早期破裂腰椎間盤，疲勞后的比例極限小于疲勞前；對于正常腰椎間盤，疲勞后的屈服應(yīng)力大于疲勞前；對于早期破裂腰椎間盤，疲勞后的屈服應(yīng)力小于疲勞前；③腹側(cè)纖維環(huán)應(yīng)力<背側(cè)纖維環(huán)應(yīng)力；在背側(cè)區(qū)域，外層纖維環(huán)應(yīng)力<內(nèi)層纖維環(huán)應(yīng)力；而腹側(cè)區(qū)域呈現(xiàn)相反規(guī)律；④含損傷因子的損傷本構(gòu)模型可以很好地?cái)M合椎間盤損傷的力學(xué)特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對預(yù)防日常生活中的腰椎間盤突出具有理論上的指導(dǎo)意義。

https://orcid.org/0000-0001-5629-7091 (劉清)

中國組織工程研究雜志出版內(nèi)容重點(diǎn)：人工關(guān)節(jié)；骨植入物；脊柱；骨折；內(nèi)固定；數(shù)字化骨科；組織工程

關(guān)鍵詞: 腰椎間盤破裂, 本構(gòu)模型, 應(yīng)力, 應(yīng)變, 疲勞損傷

引用本文: 劉 清, 宋 浩, 都承斐, 孫艷芳, 李 琨, 張春秋. 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮下腰椎間盤破裂的力學(xué)行為[J]. 中國組織工程研究, 2023, 27(4): 493-499.

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準(zhǔn)靜態(tài)壓縮下腰椎間盤破裂的力學(xué)行為