下腰疼（LBP）是临床上十分常见的一种疾病,通常由椎间盘退变引起,这一病症长期以来影响着人们的工作与生活。椎间盘退变是一个复杂的多因素过程,且退变后椎间盘的组织结构与力学性能会发生很大的改变。因此,有必要深入研究健康与退变椎间盘非线性粘弹性力学性能的差异性,为临床上治疗椎间盘退行性疾病提供理论依据。本课题从力学实验和有限元仿真两个方面研究了健康和退变椎间盘的非线性粘弹性力学性能。健康椎间盘实验将羊腰椎作为研究对象,通过准静态加载、数字图像以及光纤光栅技术研究了椎间盘在拉伸/压缩加载下的非线性粘弹性特性。结果表明椎间盘的弹性模量随着应变率的增大而增大,具有显著的应变率依赖性。在不同的加载速率下,拉伸刚度均比压缩刚度小1个数量级,呈现出明显的拉压非线性。在拉伸/压缩载荷下,椎间盘的背侧、腹侧纤维环轴向位移分布基本保持一致,都是浅层AF>中层AF>深层AF。纤维环的径向位移在压缩载荷下呈现相反的分布,这与压缩载荷下的应力分布一致。根据实验数据,得到了不同应变速率下椎间盘的粘弹性本构关系,拟合曲线与实验数据吻合良好。退变椎间盘实验以牛尾椎作为实验样品,通过注射胰蛋白酶溶液制作退变模型,探究了椎间盘退变前后的粘弹性力学性能。首先对比了退变前后椎间盘在不同应变率下加载卸载曲线,分析其表观粘弹性力学性能的变化规律;然后结合数字图像及光纤光栅技术,测试椎间盘退变前后的内部应力/应变分布。结果表明退变后椎间盘的弹性模量以及峰值应力显著降低,弹性模量降为正常值的50%,峰值应力也降低55%左右。退变不会改变椎间盘内部整体位移分布规律,但对浅层和中层AF的影响较大。退变后髓核中心的内压减小,纤维外环的应力增大。有限元仿真是基于羊腰椎的CT数据,使用ANSYS软件对各部分结构赋予材料属性并施加载荷、约束进行仿真计算,得到了椎间盘节段在垂直压缩载荷下的形变、位移以及应力应变分布情况。结果发现当腰椎受到垂直载荷时,整个椎间盘节段会产生轻微的后仰变形,且位移场呈弧形分布,最大位移出现在背侧的棘突上。纤维环的应力大于髓核的内压,且应力集中分布在背侧外层以及中层区域。