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高頻低幅振動(dòng)下細(xì)胞塑料培養(yǎng)皿的動(dòng)力響應(yīng)分析。細(xì)胞是生物體中最基本的單位,可以通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得大量的細(xì)胞或其代謝產(chǎn)物。傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)要通過(guò)準(zhǔn)備工作、取材、培養(yǎng)和冷凍及復(fù)蘇四個(gè)過(guò)程,這些過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)、細(xì)胞成長(zhǎng)率低。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)取得了巨大的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn),在細(xì)胞培養(yǎng)階段,機(jī)械振動(dòng)能更好地促進(jìn)或者抑制細(xì)胞的生長(zhǎng),這種方法能有效地克服傳統(tǒng)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)、細(xì)胞成長(zhǎng)率低的缺點(diǎn),節(jié)省大量人力物力。塑料培養(yǎng)皿中的液體晃動(dòng)是典型的流固耦合非線性問(wèn)題,本文基于勢(shì)流體理論,采用有限元軟件ADINA對(duì)不同充液量的圓柱形細(xì)胞塑料培養(yǎng)皿進(jìn)行仿真分析,模擬細(xì)胞培養(yǎng)皿在不同頻率的高頻低幅振動(dòng)下的瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng),進(jìn)而得到在外界有規(guī)律的高頻低幅振動(dòng)下底部受力、自由液面、壁面有效應(yīng)力等參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律。首先,在ADINA軟件中建立5種不同充液量的三維圓柱形培養(yǎng)皿模型,模擬培養(yǎng)皿壁面采用殼單元,模擬液體采用勢(shì)流體單元。然后,對(duì)空培養(yǎng)皿和不同充液量的模型進(jìn)行模態(tài)分析,提取各培養(yǎng)皿的模態(tài)和前10階固有頻率,獲得了隨充液量變化,培養(yǎng)皿固有頻率的變化規(guī)律;并將模態(tài)分析的結(jié)果和文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了本文建模方法和仿真結(jié)果的合理性。最后,對(duì)不同充液量培養(yǎng)皿模型進(jìn)行加載不同頻率的高頻低幅振動(dòng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析,選取關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)培養(yǎng)皿和培養(yǎng)皿內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述,得到自由液面的晃動(dòng)波高、底部受力和壁面有效應(yīng)力等參數(shù)的時(shí)程曲線,為細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)提供相關(guān)理論依據(jù)和數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果。
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