腰椎间盘突出症（LDH）是十分普遍的临床脊椎病变,一般是由于椎间盘退变使终板或纤维环厚度改变,造成髓核在长时间的力学负荷下向椎间盘纤维环之间的裂隙处逐渐挤压,形成突出。腰椎间盘的突出破裂通常和腰椎间盘退变后内部应力应变变化造成的应力集中有密切的关联,因此需要对腰椎间盘的应力和应变行为进行深入的研究来为之后的治疗和预防提供理论依据。本课题通过体外实验,多角度讨论椎间盘的破裂机制,并通过有限元仿真研究腰椎间盘在轻度损伤发生前后的压缩过程中的应力集中情况,推断腰椎间盘的破裂机制。选取当地屠宰4-6小时的新鲜羊腰椎,通过宏观观察选取处理后完整的节段L4-5作为实验组的样本,其余节段作为验证组,将准备好的样本分为健康和轻度破裂椎间盘两组。（1）实验采取在压缩性疲劳加载前后进行准静态加载的方式获取特性。实验结果显示,实验得到的应力-应变曲线均呈现非线性的特性。健康样本被疲劳加载后,椎间盘的杨氏模量、屈服应力、屈服应变和比例极限均有增加;轻度破裂的椎间盘被压缩性疲劳后,杨氏模量有增加,但比例极限、屈服应力、屈服应变在疲劳后均降低。使用弹性本构模型对健康和轻度破裂椎间盘的应力-应变曲线进行拟合,结果显示本构方程能很好地拟合椎间盘疲劳前后的应力-应变曲线。（2）选取沿矢状面平行面剖开的L4-5节段的纤维环,在压缩性疲劳载荷加载实验前后,均对其进行准静态加载,同时选用数字图像相关技术观察测算压缩过程中椎间盘内部的位移变化。将光纤插入L4-5节段椎间盘的不同位置,测量准静态压缩下椎间盘内部的应力分布情况。数据结果表明,准静态加载时均呈现内侧纤维环的应变明显大于外侧纤维环应变的特点,而且疲劳会对椎间盘在准静态垂直压缩下内部应变的分布产生影响,但疲劳前后整体趋势和特点没有改变。腰椎间盘在垂直加载下内部应力分布也不是均匀分布的。加载过程中,后部的应力最大,应力集中造成了椎间盘的破裂突出。（3）采用逆向工程进行结果验证,采用Ansys建立L4-L5的腰椎间盘有限元模型,对模型施加600N的垂直载荷,研究椎间盘在600N垂直载荷下的力学性能。将仿真结果曲线和实验曲线进行对比,验证实验结果准确性。同时,考虑到早期破裂对椎间盘破裂的影响,建立轻度破裂的腰椎间盘模型后,施加同样载荷后进行准静态仿真,验证轻度破裂对腰椎间盘力学性能的影响。分析了不同情况下椎间盘的应力和应变的分布情况。