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出版者:Prentice Hall

作者:Gang Bao

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2005-10-01

价格:USD 100.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780131424036

丛书系列:

图书标签:

• 生物力学
• 工程学
• 力学
• 生物工程
• 运动学
• 动力学
• 材料力学
• 生物材料
• 肌肉骨骼系统
• 康复工程

《工程生物力学》 探索生命系统的物理原理与工程应用 《工程生物力学》是一本深度剖析生命现象背后物理规律，并探讨如何将工程学原理应用于理解、模拟、修复和增强生物体功能的权威著作。本书跨越了生物学、医学、物理学、机械工程、材料科学和计算机科学等多个学科的边界，旨在为读者提供一个全面、系统的视角，以工程学的严谨思维去审视和解决生命科学领域中的复杂问题。 本书的核心在于“生物力学”——即研究生物体在各种力学作用下的行为。这不仅仅是关于骨骼和肌肉的运动，更是关于细胞如何感知和响应机械刺激，组织和器官如何承受各种载荷，以及整个生命系统如何在一个充满各种物理环境的宇宙中生存和演化。从微观的分子尺度到宏观的全身运动，从基础的生理过程到复杂的疾病机制，力学原理无处不在，深刻地影响着生命的方方面面。 本书内容涵盖以下核心主题： 第一部分：生物力学基础与方法 导论：生命系统的力学视角 生物力学的概念、历史和重要性。 为何需要工程学方法来研究生物系统。 生命系统中的基本力学挑战，如支撑、运动、能量传递、流体流动和物质输运。 不同尺度下的生物力学研究（分子、细胞、组织、器官、系统）。 生物力学在医学、康复、运动科学、仿生学等领域的应用前景。 生物材料力学：生命的骨架与结构 生物组织的力学性质：弹性、塑性、黏弹性、抗拉强度、抗压强度、断裂韧性等。 骨骼的力学：微观结构与宏观性能的关系，应力屏蔽，骨折力学，骨骼修复的力学考量。 软组织的力学：肌腱、韧带、软骨、皮肤、血管等的结构与功能，各向异性与非线性。 生物复合材料：骨、软骨、肌腱等复合材料的设计原理和力学行为。 生物组织的本构模型：建立数学模型描述生物材料在不同载荷下的变形和响应。 生物流体力学：生命之河的动力学 血液循环的力学：心脏作为泵的功能，血管网络的流体动力学，血压、血流速度、剪切应力等。 呼吸系统的流体力学：气体交换的流动过程，胸腔和肺的力学。 体内其他流体系统：淋巴循环、脑脊液流动、消化道蠕动等。 细胞与微流体：细胞在流体环境中的行为，微流控技术在生物学研究中的应用。 多相流：血液中的细胞、血栓等成分对流体性质的影响。 生物运动学与动力学：生命的运动艺术 人体运动的几何描述（运动学）：关节的运动学模型，步态分析，运动链。 人体运动的力学分析（动力学）：肌肉产生的力，外力作用，牛顿定律在生物系统中的应用。 运动的能量学：肌肉收缩的能量消耗，运动效率。 康复工程中的运动分析：评估损伤，设计康复方案。 运动假肢与外骨骼的设计原理。 生物力学研究方法与工具 实验方法：拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、扭转试验、疲劳试验等。 成像技术：X射线、CT、MRI、超声波、原子力显微镜等在生物力学研究中的应用。 力传感器与测量技术：应变片、力台、运动捕捉系统、肌电图等。 数值模拟与计算方法：有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）、多体动力学（MBD）等。 数据处理与可视化技术。 第二部分：生物力学在器官与系统中的应用 心血管系统生物力学 心脏瓣膜的力学行为与病变。 动脉粥样硬化的力学因素：血流剪切应力、血管壁应力与内皮细胞反应。 支架植入术的生物力学考量：支架刚度、血流改变与再狭窄。 人工心脏瓣膜和血管移植物的设计与评估。 骨骼与关节生物力学 骨关节炎的力学机制：软骨磨损、关节应力分布。 骨折的发生与愈合的力学机制。 人工关节（髋关节、膝关节）的设计、材料选择与力学性能评估。 脊柱的生物力学：椎间盘、椎体、韧带的力学功能与退变。 矫形器械的设计与应用。 肌肉骨骼系统生物力学 肌肉收缩的力学模型。 肌腱损伤与修复的力学。 运动损伤的生物力学分析：韧带撕裂、肌肉拉伤。 人体工学与工作场所设计：减少重复性劳损。 康复机器人与辅助设备的设计。 呼吸系统生物力学 肺的力学性质与呼吸功能。 机械通气对肺部的影响：压力、容积、剪切应力。 气道疾病的力学基础：哮喘、慢阻肺。 神经系统生物力学 脑的力学性质：脑组织在冲击下的变形与损伤。 脑损伤（如脑震荡）的生物力学模型。 神经移植物的力学匹配。 其他系统生物力学 消化系统的力学：肠道蠕动、食物的通过。 泌尿系统的力学。 皮肤的力学与伤口愈合。 第三部分：生物力学的前沿与未来 细胞生物力学：生命的基本力学单元 细胞骨架的力学功能。 细胞对机械刺激的感知与响应（机械转导）。 细胞迁移、增殖与分化的力学调控。 微重力对细胞力学的影响。 组织工程与再生医学的生物力学 生物反应器中的力学刺激对细胞生长和组织形成的影响。 支架材料的力学设计，以匹配再生组织的性能。 力学在诱导干细胞分化中的作用。 仿生学与生物启发设计 从生物系统汲取灵感，设计新型材料、结构和设备。 仿生材料的力学性能。 仿生机器人与驱动器。 计算生物力学与多尺度建模 整合不同尺度的力学信息，建立更全面的生物系统模型。 人工智能在生物力学建模与分析中的应用。 个性化医疗中的生物力学模拟。 生物力学在疾病诊断与治疗中的应用 利用生物力学参数诊断疾病。 设计更有效的药物递送系统。 开发创新的手术技术和医疗器械。 《工程生物力学》不仅仅是一本教科书，更是理解生命运作方式的一扇新窗口。它鼓励读者跳出传统的学科界限，用工程学的思维去分析生物问题，用严谨的科学方法去解决生命挑战。本书适合生物医学工程、机械工程、材料科学、物理学、医学、运动科学等领域的学生、研究人员和从业者阅读，也欢迎对生命科学与工程交叉领域感兴趣的广大读者。通过本书的学习，您将能够深入理解生命系统的精妙设计，并为推动人类健康、提高生活质量贡献智慧和力量。

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我近期拜读了一本关于高级控制系统理论的巨著，这本书完全颠覆了我对传统PID控制的认知。它以一种极其清晰、几乎是优雅的方式，介绍了最优控制、鲁棒控制以及非线性系统的现代方法。书中对状态空间描述的运用达到了炉火纯青的地步，从基本的卡尔曼滤波到复杂的H无限大控制设计，每一步的数学推导都保证了极高的严谨性，但同时，作者又非常巧妙地加入了“为什么”和“如何应用”的解释，避免了理论的干涩。特别是关于系统辨识和模型参考自适应控制（MRAC）的那几章，简直是为自动化工程师量身定做的实战指南。书中详尽地阐述了如何处理传感器噪声、执行器饱和等实际工程中的棘手问题，并提供了大量的仿真验证案例。我发现，这本书不仅仅是告诉你如何设计一个控制器，更重要的是教会你如何像一个控制理论家那样去思考系统的动态特性和不确定性。它的章节安排极具层次感，从基础的线性系统理论到高阶的鲁棒性分析，过渡得非常自然流畅，让人忍不住一口气读完。对于任何想要从基础控制提升到前沿控制领域的专业人士来说，这本书是绝对的里程碑式的作品。

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这是一本关于高级结构动力学与抗震设计的力作，它的内容深度和对地震工程学原理的阐释，让我深感震撼。书中对多自由度系统的振动分析，尤其是模态叠加法和时间步进法的应用，进行了非常细致的讲解，每一个矩阵的运算和物理含义都被解析得透彻明了。最精彩的部分在于对实际地震记录的处理和反应谱的构建，作者不仅展示了如何从原始数据中提取有用的信息，还详细比较了不同规范下抗震设计方法的优劣。书中对于非线性动力响应，特别是结构屈服后响应的分析，采用了非常先进的数值方法，如滞回模型和性能化设计理念。我特别欣赏它对基础隔震和主动减震技术原理的阐述，图示清晰，公式推导严谨，让人能迅速掌握这些尖端技术的核心思想。这本书不仅仅是理论的堆砌，它始终贯穿着一个目标：如何在确保结构安全的前提下，实现经济合理的抗震设计。对于结构工程师和土木工程的研究生来说，这本书提供了从基础理论到复杂工程实践的完整路径，读完后，我对如何应对突发性动力荷载的信心大大增强了。

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哇，我最近读了一本关于材料科学的绝佳著作，书名里充满了硬核的力学概念，但内容却远不止于此。它深入探讨了晶体结构如何影响材料的宏观性能，从拉伸、压缩到剪切和扭转，每一个基础受力情况都被剖析得淋漓尽致。作者非常擅长将复杂的数学模型以非常直观的方式呈现出来，即便是初学者也能抓住核心思想。书里关于断裂韧性和疲劳寿命的章节尤其精彩，图表和实例结合得天衣无缝，让我对金属和高分子材料在长期服役中的失效机制有了全新的认识。特别是关于应力集中效应的分析，书中给出了几个经典的案例，清晰地展示了微小缺陷是如何导致灾难性失效的。这本书的深度和广度都令人印象深刻，它不仅仅是教科书，更像是一本工艺优化和产品设计的宝典，对于那些需要精确预测结构稳定性的工程师来说，简直是必备良品。我特别欣赏作者在介绍理论时，总是会巧妙地联系到实际工程中的应用场景，比如桥梁设计中的疲劳考量或者飞机部件的材料选择，这种理论与实践的无缝对接，大大增强了阅读的趣味性和实用性。

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这本书简直是为热爱流体动力学的人量身定做的圣经！它对粘性流体运动的描述细腻到了令人发指的地步，从纳维-斯托克斯方程的推导到湍流模型的建立，每一步都逻辑严密，层层递进。我尤其被它处理边界层分离问题的章节所吸引，作者并没有简单地停留在理论层面，而是引入了大量的数值模拟结果和实验数据进行佐证，使得原本抽象的物理现象变得触手可及。那些关于翼型设计和管道内流动阻力的讨论，简直是工程设计的艺术品展示。书中对雷诺数的物理意义及其在不同尺度流动中的作用进行了极其深入的剖析，让我彻底理解了为什么有些流体行为看似简单却蕴含着巨大的复杂性。对于那些想在计算流体力学（CFD）领域深耕的人来说，这本书提供的数学基础和物理直觉是无与伦比的。它还涉及了多相流和微尺度流动的一些前沿课题，显示了作者对该领域最新进展的全面掌握。阅读过程中，我感觉自己像是在一位经验丰富的大师身边学习，那种被严谨的逻辑和深厚的专业知识所包裹的感觉，非常过瘾。

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这本书主要聚焦于生物医学工程领域的前沿技术，尤其是组织工程和生物材料的相互作用。我必须说，作者在生物相容性和材料降解动力学方面的论述，简直是教科书级别的典范。书中详尽地描述了细胞如何感知并响应植入材料的表面形貌和化学性质，这部分内容结合了分子生物学和材料科学，视角非常新颖。我对其中关于生物活性涂层设计的章节印象尤为深刻，作者不仅列举了各种已有的成功案例，还深入探讨了未来仿生界面设计可能面临的挑战，比如如何精确控制药物的缓释速率和靶向性。该书在描述生物力学环境对细胞命运影响时，所采用的定量分析方法非常扎实，避免了泛泛而谈。它似乎在搭建一座桥梁，连接着纯粹的工程设计与复杂的生命系统。对于那些致力于开发新型医疗器械、人工器官或组织修复材料的研发人员来说，这本书提供的知识深度和广度是无可替代的。它真正做到了将复杂的生命现象转化为可量化、可设计的工程问题。

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