低频振动作用下人体椎间盘多孔弹性单元的研究

建立了L4/L5段人体腰椎关节的非线性多孔弹性单元有限元模型,并对该模型进行了轴向静力(0Hz)和低频(0.01 Hz、0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz)振动作用各1小时的仿真研究,对比了在不同频率振动作用下人体脊椎组织的多孔弹性单元力学特性。结果表明:在相同振幅和时间内,与低频(0.01Hz、0.1Hz)相比,相对较高频率(0.5 Hz、1 Hz)作用下的椎间盘组织产生的轴向位移较大,髓核和纤维环的孔压应力均呈现逐渐上升的趋势;与此同时,髓核的有效应力逐渐增加,而纤维环的有效应力却逐渐减少;在相对较低频率(0.01Hz、0.1Hz)作用下的各项力学特性指标与静力作用下的相比,差值均在3%以下;加载时间超过600s后,振动频率的增加更容易使椎间盘轴向位移增大;相对较高频率(0.5 Hz、1 Hz)振动作用下髓核和纤维环内的孔压值逐渐升高,而静力压缩和相对较低频率(0.01 Hz、0.1 Hz)振动作用下孔压值却逐渐降低;不断增加的孔压应力使椎间盘内的体液流失速率变大,导致椎间盘退化。

深海铺管重力锚回收力试验及数值分析

重力锚作为一种重力基础因其设计安装方便快捷被广泛应用于海洋工程的相关领域。利用室内模型试验,探讨了深水重力锚在黏土场地回收力作用下的破坏模式;在有限元分析中引入多孔介质弹性单元对重力锚的回收过程进行模拟,并利用该方法对现场某工程实例进行了计算。试验结果显示,重力锚回收时存在有土塞和无土塞2种拔出模式,破坏模式与上拔速度有关;数值分析结果显示采用多孔介质单元可以较好地模拟重力锚的上拔过程;将有限元模拟的计算结果与现场实测结果进行了比较,结果显示两者吻合良好。本文提出的数值模拟方法可用于模拟黏土场地重力锚在不同破坏模式下所需的回收力计算。