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高頻低幅振動下細胞塑料培養(yǎng)皿的動力響應分析。細胞是生物體中最基本的單位,可以通過細胞培養(yǎng)技術獲得大量的細胞或其代謝產物。傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)技術要通過準備工作、取材、培養(yǎng)和冷凍及復蘇四個過程,這些過程耗時長、細胞成長率低。隨著科學技術的進步,細胞培養(yǎng)技術取得了巨大的進展。研究發(fā)現(xiàn),在細胞培養(yǎng)階段,機械振動能更好地促進或者抑制細胞的生長,這種方法能有效地克服傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)技術耗時長、細胞成長率低的缺點,節(jié)省大量人力物力。塑料培養(yǎng)皿中的液體晃動是典型的流固耦合非線性問題,本文基于勢流體理論,采用有限元軟件ADINA對不同充液量的圓柱形細胞塑料培養(yǎng)皿進行仿真分析,模擬細胞培養(yǎng)皿在不同頻率的高頻低幅振動下的瞬態(tài)動力響應,進而得到在外界有規(guī)律的高頻低幅振動下底部受力、自由液面、壁面有效應力等參數(shù)的響應規(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,模擬液體采用勢流體單元。然后,對空培養(yǎng)皿和不同充液量的模型進行模態(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)分析的結果和文獻結果進行對比,驗證了本文建模方法和仿真結果的合理性。最后,對不同充液量培養(yǎng)皿模型進行加載不同頻率的高頻低幅振動的瞬態(tài)響應分析,選取關鍵點對培養(yǎng)皿和培養(yǎng)皿內液體的運動狀態(tài)進行描述,得到自由液面的晃動波高、底部受力和壁面有效應力等參數(shù)的時程曲線,為細胞培養(yǎng)實驗提供相關理論依據(jù)和數(shù)值模擬預測結果。
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