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摘要
为研究振动环境下人体脊椎不同部位响应特点。基于人体解剖结构创建了包括头部、脊椎、肋骨和盆骨的坐姿人体上身三维有限元模型。采用模态法提取了该模型以及不同数量节段脊椎（L3-L4、L1-L5和C1-L5）的30阶模态，并采用随机响应法计算了在垂直方向0-20Hz白噪声激励下各个脊柱节段在x、y和z三个方向的加速度。发现坐姿人体上身的第一阶模态在前后方向，第二阶模态在左右方向。所有模型的第一阶垂向固有频率与文献结果相近，所有椎间盘平均加速度响应的峰值频率在坐姿人体垂直频率4-6Hz范围内，从而证明了模型的有效性。研究发现对人体影响较大的振动模态主要分布在0-12Hz以内。椎间盘z加速度均方根从颈椎到腰椎不断减小，而x加速度均方根在T7-T8附近最小，在椎间盘L4-L5处最大。总结得出本文创建的动力学模型，不仅可用于更为准确地研究人体内部动态响应规律，而且响应计算快速，为进一步提高乘坐舒适性、减少脊椎疾病提供研究方法和理论依据。
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单位山东理工大学; 淄博市中心医院
