近年来随着汽车越来越大众化,车辆舒适性和乘员的健康问题逐渐引起了人们的重视。由于发动机振动和路面不平度等因素,汽车乘员会暴露在振动环境中。研究表明驾驶员中有要痛症状的占60%左右,要明显高于非驾驶人员。为了研究汽车振动环境和人体腰椎病症之间的关系,有必要提取人体腰椎部分进行生物力学分析。本文通过建立人体T12-Pelvis三维有限元模型结合生物力学的知识,对处在车辆振动环境中人体腰椎进行静动态特性分析,以此来获得人体脊椎在静力学和振动环境下的损伤机理。首先,通过CT扫描、Mimics、Ansys等软件建立完整的T12-Pelvis三位有限元模型,对该模型每一节段和整体分别进行静力加载,将结果同国内外文献对比,验证了模型的有效性。其次,运用Workbench静力学分析模块模拟T12-Pelvis有限元模型中T12-L1节段和整体模型在直立、前俯、单向侧弯、轴向扭转四种坐姿下的静力学环境,提取出T12-Pelvis的位移、应力等静力学仿真结果,分析结果得出人体腰椎承受静力载荷的结构和容易受损的部位,总结出人体腰椎承受静力时的损伤机理。再次,利用Workbench中动态分析模块对T12-Pelvis有限元模型整体进行模态分析,分析模型的固有频率和振型可知第三阶模态对人体影响最大。改变人体上半身重心的坐标后的模态分析,结果表明重心的改变会导致固有频率提高,重心后移会减小共振位移,前移会增大共振位移。最后,在模态分析的基础上,以路面不平度功率谱作为输入激励,对乘员T12-Pelvis有限元模型整体进行随机振动分析,得到在路面随机振动下的敏感频率范围为8-9Hz,并通过位移和应力的响应分析T12-Pelvis模型的动态特性,研究结果为车辆环境下人体脊椎的保护提供参考。