Introductory Biomechanics

Introductory Biomechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Cambridge Univ Pr
作者:Ethier, C. Ross/ Simmons, Craig A.
出品人:
页数:514
译者:
出版时间:2007-1
价格:$ 127.69
装帧:HRD
isbn号码:9780521841122
丛书系列:
图书标签:
  • 英文原版
  • 生物物理
  • 生物力学
  • 专业书籍
  • Biomechanics
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具体描述

Introductory Biomechanics is a new, integrated text written specifically for engineering students. It provides a broad overview of this important branch of the rapidly growing field of bioengineering. A wide selection of topics is presented, ranging from the mechanics of single cells to the dynamics of human movement. No prior biological knowledge is assumed and in each chapter, the relevant anatomy and physiology are first described. The biological system is then analyzed from a mechanical viewpoint by reducing it to its essential elements, using the laws of mechanics and then tying mechanical insights back to biological function. This integrated approach provides students with a deeper understanding of both the mechanics and the biology than from qualitative study alone. The text is supported by a wealth of illustrations, tables and examples, a large selection of suitable problems and hundreds of current references, making it an essential textbook for any biomechanics course.

好的,这是一份关于一本名为《高级生物力学原理与应用》的图书的详细简介,内容完全基于该主题的常见结构和深度,不涉及《Introductory Biomechanics》的内容。 --- 《高级生物力学原理与应用》 导言:超越基础,探索运动的复杂性 在现代运动科学、康复医学、人体工程学以及生物工程领域,对人体运动机制的深刻理解已成为不可或缺的基础。《高级生物力学原理与应用》 旨在为已经掌握基础力学和生物学概念的学生、研究人员及临床专业人士提供一个全面、深入的进阶学习平台。本书不仅仅是对经典力学原理在生物系统中的简单套用,而是聚焦于高阶建模、复杂系统的分析、以及前沿的实验技术在解决实际生物力学难题中的集成应用。 本书的结构设计旨在引导读者从宏观的系统分析平稳过渡到微观的组织与细胞层面的力学响应,强调理论的严谨性、数学模型的建立能力,以及实验验证的重要性。我们力求在保持学术深度和广度的同时,确保内容能够指导读者进行创新性的研究与实践。 第一部分:高级力学基础与建模方法论 本部分着重于巩固和深化读者对复杂系统建模所需的数学工具和力学框架的掌握。 第一章:连续介质力学在生物组织中的深化应用 本章将重新审视材料的本构关系,超越简单的线性弹性假设。重点介绍非线性弹性材料模型(如 Mooney-Rivlin 或 Ogden 模型)在描述软组织(如皮肤、韧带)大变形行为中的精确性。深入探讨黏弹性 (Viscoelasticity) 和黏塑性 (Viscoplasticity) 现象,特别是如何使用标准的黏弹性模型(如 Maxwell 或 Kelvin-Voigt 模型)来解释肌腱和软骨在不同应变率下的动态响应。此外,本章还将介绍如何处理生物材料的各向异性 (Anisotropy) 和非均匀性 (Inhomogeneity),为后续的有限元分析打下坚实基础。 第二章:动力学分析的高级视角 本章从拉格朗日和哈密顿力学视角切入,探讨如何为多自由度(DOF)的生物系统建立精确的运动微分方程。重点内容包括:约束条件的引入与处理、广义坐标系下的系统建模,以及准静态假设在高速运动分析中的局限性。我们将通过分析复杂的、耦合的运动(如行走或跑步中的躯干-肢体耦合)来展示这些高级动力学方法的实用价值。 第三章:生物力学中的数值方法:有限元分析 (FEA) 的前沿 本部分是本书的核心技术支柱之一。FEA 不再被视为一个工具,而是一种强大的分析哲学。本章详细阐述了生物力学 FEA 的关键挑战:网格生成策略(特别是针对复杂几何体如关节软骨)、接触力学的处理(例如关节面摩擦和压力分布)、以及材料模型在 FEA 软件中的实现与校准。我们将重点分析动态载荷下的瞬态分析,以及如何将实验数据(如双向拉伸试验)映射到 FEA 模型中进行参数识别。 第二部分:特定系统的高级分析 本部分将先进的理论工具应用于人体关键功能系统的深入分析。 第四章:骨骼力学与损伤生物力学 本章超越传统的应力-应变计算,专注于微观结构与宏观力学性能之间的关系。深入探讨骨的小梁结构(Trabecular bone)的力学性能,介绍微观计算机断层扫描 (micro-CT) 数据如何转化为有限元模型。重点研究骨折的萌生与扩展,包括使用内聚力模型 (Cohesive Zone Models, CZM) 来模拟裂纹的形成和扩展过程,并分析骨密度对冲击载荷抵抗力的影响。 第五章:软组织力学:黏弹性与生物学驱动 本章聚焦于肌腱、韧带以及心肌等具有显著流变特性的组织。详细分析蠕变 (Creep) 和应力松弛 (Stress Relaxation) 现象背后的分子机制。在心肌力学方面,将介绍主动收缩力(Active Tension Generation)如何与材料的被动力学特性耦合,建立生物物理耦合模型 (Biophysically Coupled Models) 来模拟心脏的泵血功能。此外,探讨应力屏蔽 (Stress Shielding) 现象在植入物周围的力学环境变化。 第六章:关节力学与生物润滑 本章深入研究关节的复杂性,重点关注软骨的多孔介质理论 (Poroelasticity)。我们将使用 Biphasic 模型来描述关节液在变形过程中对载荷的承担作用,并分析剪切力在关节润滑(如边界润滑和流体润滑)机制中的作用。本章也将讨论关节置换手术中,植入物与宿主组织界面处的磨损与失效分析,应用接触力学的高级原理。 第三部分:前沿研究方法与生物工程应用 本部分面向研究和临床转化,介绍最新的实验技术和计算工具。 第七章:活体运动学与动力学测量的高级技术 本章概述了超越传统运动捕捉的先进技术。详细介绍同步多模态采集系统,例如结合高频骨骼肌超声 (High-Frequency Musculoskeletal Ultrasound) 与惯性测量单元 (IMU) 来实现对深层肌肉运动的实时、无创监测。对于力学分析,重点讨论骨盆参考系到地面参考系的精确转换,以及如何通过逆动力学 (Inverse Dynamics) 分析计算出关节反作用力,并评估这些力在不同运动模式下的分布。 第八章:肌电信号 (EMG) 与力矩的耦合分析 本章探讨如何利用表面或针极肌电信号来推断肌肉的主动收缩力矩。讨论肌电信号的非线性特性、去卷积 (Deconvolution) 技术在估计肌肉力产生时间序列中的应用,以及如何将这些力矩输入到全身动力学模型中,以预测潜在的肌肉疲劳或损伤风险。 第九章:组织工程与生物力学设计 本章将生物力学理论直接应用于组织工程的实践。探讨生物反应器 (Bioreactors) 的设计原则,如何通过控制流体力学环境 (Fluid Shear Stress) 和机械刺激 (Mechanical Stimulation) 来引导干细胞向特定组织分化(如引导间充质干细胞分化为骨或软骨细胞)。重点介绍力学信号转导 (Mechanotransduction) 理论在优化生物支架设计中的作用,以确保植入材料具有合适的刚度以促进组织再生。 结语:面向未来的生物力学研究 《高级生物力学原理与应用》的最终目标是培养读者解决未知问题的能力。本书提供的先进工具集——从非线性本构模型到多尺度数值模拟——将使读者能够自信地应对生物力学研究中的挑战,无论是开发下一代假肢、优化手术方案,还是揭示疾病的力学起源。通过整合理论深度、计算能力与前沿实验验证,本书致力于成为生物力学领域研究者与实践者的必备参考指南。 ---

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用户评价

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在翻阅《Introductory Biomechanics》这本书的目录时,我就被其严谨的结构和广泛的涵盖范围所吸引。我希望这本书能够为我打下坚实的生物力学基础,让我能够理解人体运动的本质。我期待它能深入浅出地解释,那些看似简单的身体活动,背后究竟蕴含着怎样的物理学原理。比如,在分析跑步时,我希望书中能详细讲解,蹬地时产生的地面反作用力是如何推动身体前进的,以及步频和步幅的变化如何影响能量的消耗。我希望书中能够提供大量的图表和示意图,用直观的方式来展示力、力矩、速度、加速度等概念在人体运动中的应用。我尤其关注的是,生物力学在运动训练和技能改进中的应用。我希望书中能够探讨,如何通过对运动生物力学特性的分析,来优化训练方法,提高运动表现,并降低受伤的风险。例如,在分析跳跃技术时,我期望书中能讲解,如何通过调整起跳角度和发力时机,来最大化跳跃的高度。我还在思考,这本书是否会介绍一些生物力学中的基本计算方法?我期待这本书能够让我不仅仅是学习知识,更能培养独立分析和解决问题的能力,能够用科学的眼光去解读人体运动的奥秘。

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我之所以选择《Introductory Biomechanics》这本书,是因为我一直对人体是如何完成各种复杂运动感到好奇,并且希望能够用一种更加科学和量化的方式来理解这些现象。我期待这本书能够像一位经验丰富的老师,循序渐进地引导我进入生物力学的世界。我希望书中能够详细解释,各种物理定律,如牛顿运动定律、能量守恒定律等,是如何在人体运动中得到体现的。例如,在分析举重动作时,我希望书中能够清晰地讲解,运动员是如何通过肌肉收缩产生巨大的力量,并克服重力将杠铃举过头顶的。我期望书中能够提供一些数学模型和公式,帮助我量化地分析这些运动过程。我尤其关注的是,生物力学在康复医学中的应用。我希望书中能够深入探讨,生物力学原理如何应用于评估和治疗运动损伤,以及如何制定有效的康复计划。例如,在分析骨折愈合时,我期望书中能讲解,适当的力学刺激是如何促进骨骼再生的。我还在思考,这本书是否会介绍一些生物力学中的常用测量技术和分析方法?我期待这本书能够让我对人体运动有一个更深刻的理解,并为我进一步学习生物力学打下坚实的基础。

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拿到《Introductory Biomechanics》这本书,我的第一反应是它能否真正满足我这样一个对生物力学一窍不通的初学者的需求。我希望这本书不是那种高高在上、充斥着晦涩术语的学术巨著,而是能够用相对易懂的语言,将复杂的生物力学概念“翻译”成我可以理解的内容。我最期待的是,它能让我明白,那些我们在日常生活中看似习以为常的动作,比如行走、跑步、跳跃,背后究竟蕴含着怎样的物理原理。例如,在分析行走时,我希望书中能解释,每一步的蹬地和摆臂是如何通过力的相互作用来推动身体前进的;在分析跳跃时,我希望书中能详细讲解,为什么运动员需要屈膝蓄力,以及这种屈膝动作是如何储存和释放能量的。我特别希望书中能够提供大量的图示和示意图,用直观的视觉方式来解释这些力学关系。例如,在讲解关节的运动学时,我希望书中能用三维模型来展示关节的自由度,并解释不同运动方向是如何由肌肉和韧带协同完成的。我还在思考,这本书是否会涉及到一些生物力学中的基本测量方法?比如,如何测量一个人的步态参数,或者如何评估一个人的最大力量输出?我希望书中能简单介绍一些常用的测量设备和技术,并讲解如何利用这些数据来分析运动表现。我期望这本书能够点燃我对生物力学研究的兴趣,让我愿意主动去探索更多未知的领域。

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坦白说,我选择《Introductory Biomechanics》这本书,很大程度上是出于对人体运动奥秘的好奇心,以及希望能够用更科学、更量化的方式来理解这些现象。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导,带领我穿越生物力学的复杂世界。我尤其关注的是,它是否能将那些抽象的物理定律,如惯性、动量、角动量等,生动地呈现在我们眼前,并通过具体的运动场景进行解读。比如,在分析投掷动作时,我期望书中能详细解释如何利用角动量守恒原理来增加投掷物的速度,或者在分析跑步时,如何通过优化步频和步幅来提高能量利用效率。我希望书中不仅能给出结论,更能深入地剖析其中的机理。另外,我对生物力学中的“应力”和“应变”概念非常感兴趣,并希望书中能清晰地解释这些概念在骨骼、肌肉和韧带等生物组织中的体现。例如,当一个人承受重物时,脊柱会承受多大的压力?长时间的重复性运动会对关节造成怎样的累积性损伤?我希望书中能够提供一些量化的数据和分析方法,帮助我理解这些组织在不同载荷下的响应。我还在思考,这本书是否会涉及一些生物材料的力学性能?毕竟,生物组织本身也是一种材料,它们的力学特性直接影响着运动的表现和损伤的发生。我期待书中能对比不同生物组织的力学特性,比如骨骼的刚度和韧性,肌肉的弹性和收缩能力,以及它们在运动过程中所扮演的角色。我希望这本书能让我对身体的运动有一个全新的认识,不再仅仅是“怎么动”,而是“为什么这么动”,以及“如何能更好地动”。

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当我拿到《Introductory Biomechanics》这本书时,我的内心充满了期待,希望它能成为我理解人体运动的“圣经”。我期望这本书能够将抽象的物理学定律,如惯性、动量、角动量等,用生动形象的方式呈现在我眼前,并通过具体的运动场景进行解读。例如,在分析投掷动作时,我希望书中能详细解释,如何利用角动量守恒原理来增加投掷物的速度,或者在分析跑步时,如何通过优化步频和步幅来提高能量利用效率。我希望书中不仅能给出结论,更能深入地剖析其中的机理。另外,我对生物力学中的“应力”和“应变”概念非常感兴趣,并希望书中能清晰地解释这些概念在骨骼、肌肉和韧带等生物组织中的体现。例如,当一个人承受重物时,脊柱会承受多大的压力?长时间的重复性运动会对关节造成怎样的累积性损伤?我希望书中能够提供一些量化的数据和分析方法,帮助我理解这些组织在不同载荷下的响应。我还在思考,这本书是否会涉及一些生物材料的力学性能?毕竟,生物组织本身也是一种材料,它们的力学特性直接影响着运动的表现和损伤的发生。我期待这本书能让我对身体的运动有一个全新的认识,不再仅仅是“怎么动”,而是“为什么这么动”,以及“如何能更好地动”。

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我对《Introductory Biomechanics》的期待,更多地是希望它能成为我探索人体运动世界的一把钥匙,让我能够以一种更加科学和严谨的视角去审视和理解。我希望这本书能够深入浅出地解释,人体是如何利用物理学的原理来完成各种复杂而精妙的动作的。比如,在分析投掷类运动时,我期望书中能够详细讲解动量和角动量的概念,并说明如何在投掷过程中最大化这些物理量,从而提高投掷的距离和速度。我希望书中不仅仅是给出公式,更能通过具体的案例分析,让我们看到这些公式在实际应用中的威力。我特别关注的是,生物力学在损伤预防和康复中的作用。我希望书中能够探讨,不正确的运动姿势或者过度的训练负荷,如何导致肌肉、韧带和关节的损伤,并提出一些基于生物力学原理的预防策略。例如,在分析膝关节损伤时,我期望书中能分析不同跑姿对膝关节的压力分布,并给出如何通过改变跑姿来减轻膝关节负荷的建议。我还在思考,这本书是否会涉及一些生物力学在运动训练中的应用?比如,如何根据个体的生物力学特点,设计最优化的训练方案,以提高运动表现并降低受伤风险。我希望这本书能够拓展我的视野,让我看到生物力学在体育科学、康复医学等领域的广阔应用前景。

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我选择《Introductory Biomechanics》这本书,是希望能够对人体运动有一个更加科学和系统的认识。我期望这本书能够深入浅出地解释,物理学原理是如何在人体运动中发挥作用的。例如,在分析投掷动作时,我希望书中能够详细阐述动量守恒定律,并说明如何在投掷过程中运用这一原理来提高投掷的距离。我期望书中能够通过丰富的图例和实例,将抽象的物理概念具体化,让我能够清晰地理解。我特别关注的是,生物力学在损伤预防中的应用。我希望书中能够深入探讨,不正确的运动姿势或者不当的训练负荷,如何导致肌肉、韧带和关节的损伤,并提出一些基于生物力学原理的预防策略。例如,在分析跑步时,我期望书中能详细讲解足部着地时的冲击力,以及如何通过优化步频和步幅来减小对关节的负荷。我还在思考,这本书是否会涉及到一些生物力学在运动表现提升方面的应用?比如,如何通过优化运动技术,来最大化能量的利用效率,从而提高运动成绩。我期待这本书能够为我打开一扇通往生物力学世界的大门,让我对人体运动产生更浓厚的兴趣。

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这本书的书名就吸引了我,Introductory Biomechanics,光看名字就能感受到它所蕴含的科学严谨性和应用潜力。作为一名刚刚涉足生物力学领域的学生,我急切地需要一本能够为我打下坚实基础的入门教材。我希望这本书不仅仅是概念的堆砌,更能深入浅出地解释那些看似复杂的物理学原理如何在人体运动中得到体现。例如,关于力的作用和反作用,它能否通过生动的案例,比如跑步时脚蹬地产生的反作用力推动身体前进,来阐述牛顿第三定律?抑或是,关于功和能,它如何解释举重运动员克服重力做功,以及肌肉收缩储存和释放能量的过程?我尤其关注的是,这本书是否会提供一些基本的数学工具和公式,以便我们能够量化和分析生物力学现象?我期待它能循序渐进地引导我理解矢量、力矩、应力和应变等概念,并教会我如何运用这些工具来解决实际问题。我设想,这本书的每一个章节都应该以清晰的逻辑结构展开,从最基础的力学概念出发,逐步过渡到更复杂的生物力学应用。或许,它会从分析简单的运动模式开始,比如直线运动、抛物线运动,然后将这些原理应用于更复杂的关节运动,比如屈伸、旋转等。而且,我非常希望书中能包含丰富的图表和插图,因为对于生物力学这样高度视觉化的学科来说,直观的图形往往比长篇大论更能帮助我们理解。比如,在讲解杠杆原理时,一张清晰的骨骼和肌肉示意图,并标注出支点、力点和阻力点,其解释力远胜于枯燥的文字描述。我还在思考,这本书是否会提供一些关于测量技术和实验方法的介绍?毕竟,生物力学研究离不开实际数据的采集和分析。也许,它会简单介绍一些常用的生物力学测量设备,如测力台、运动捕捉系统等,并阐述如何利用它们来获取运动学和动力学数据。我期待它能够培养我独立思考和解决问题的能力,让我不仅仅是知识的接受者,更是知识的探索者。

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当我在书架上看到《Introductory Biomechanics》这本书时,我脑海中立刻浮现出无数关于人体运动的疑问,而我希望这本书能够解答我心中的困惑。我期待它能够将那些深奥的物理学原理,如牛顿定律、功、能、功率等,与人体复杂的运动模式巧妙地结合起来。例如,在分析跳跃时,我希望书中能详细讲解,运动员是如何通过肌肉的收缩来产生力量,并将这些力量传递给骨骼,最终克服重力实现腾空。我希望书中能清晰地阐述,在这个过程中,能量是如何储存和转化的。我尤其关注的是,这本书是否会深入探讨生物力学中的“应力”和“应变”概念,并解释这些概念如何应用于理解骨骼、肌肉和韧带等生物组织的力学性能。我希望书中能提供一些具体的例子,比如在进行负重运动时,脊柱会承受多大的压力,以及这种压力如何影响脊柱的健康。我还在思考,这本书是否会介绍一些生物力学中的实验方法,比如如何利用测力台来测量地面反作用力,或者如何利用运动捕捉系统来分析运动学参数。我期待这本书能够让我不仅仅是学习知识,更能培养解决问题的能力,能够独立地分析和理解生物力学现象。

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对于《Introductory Biomechanics》这本书,我的期待点主要集中在其对生物力学基本原理的深度阐释以及如何将这些原理与人体运动学的具体案例相结合。我希望这本书能够详细解释为什么在进行某些运动时,某些特定的肌肉群会以特定的方式收缩,以及这种收缩是如何通过骨骼和关节的协同作用来产生精确的运动轨迹。例如,在分析跳跃动作时,我希望书中能详细讲解股四头肌、臀大肌等主要肌肉群的协同发力过程,并量化它们产生的力的大小和方向,以及这些力如何作用于踝关节、膝关节和髋关节,从而使身体克服重力向上腾空。我特别期待书中能够运用一些数学模型来描述这些运动过程,比如利用牛顿运动定律和能量守恒定律来预测跳跃的高度和飞行轨迹。我希望作者能够提供一些具体的公式推导过程,并解释每个变量的物理意义。此外,我也希望这本书能够涉及一些生物力学中的经典实验,比如杠杆原理在人体中的应用,或者不同运动姿势对脊柱压力的影响。如果书中能够给出这些实验的设计思路、数据分析方法以及结论,那将极大地加深我对生物力学原理的理解。我还在思考,这本书是否会关注生物力学在损伤预防和康复中的应用?毕竟,理解运动的生物力学机制对于预防运动损伤和制定有效的康复计划至关重要。我希望书中能探讨一些常见运动损伤的生物力学成因,比如跑者膝、踝关节扭伤等,并提出一些基于生物力学原理的预防和康复建议。我期待这本书能够以一种循序渐进的方式,逐步引导读者理解生物力学这个庞大而迷人的学科,让我在学习过程中充满探索的乐趣。

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Very good introduction to biomechanics from cells to organisms - I used it in my biomechanics class.

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