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出版者:Prentice Hall

作者:Gang Bao

出品人:

頁數:672

译者:

出版時間:2005-10-01

價格:USD 100.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780131424036

叢書系列:

圖書標籤:

• 生物力學
• 工程學
• 力學
• 生物工程
• 運動學
• 動力學
• 材料力學
• 生物材料
• 肌肉骨骼係統
• 康復工程

《工程生物力學》 探索生命係統的物理原理與工程應用 《工程生物力學》是一本深度剖析生命現象背後物理規律，並探討如何將工程學原理應用於理解、模擬、修復和增強生物體功能的權威著作。本書跨越瞭生物學、醫學、物理學、機械工程、材料科學和計算機科學等多個學科的邊界，旨在為讀者提供一個全麵、係統的視角，以工程學的嚴謹思維去審視和解決生命科學領域中的復雜問題。 本書的核心在於“生物力學”——即研究生物體在各種力學作用下的行為。這不僅僅是關於骨骼和肌肉的運動，更是關於細胞如何感知和響應機械刺激，組織和器官如何承受各種載荷，以及整個生命係統如何在一個充滿各種物理環境的宇宙中生存和演化。從微觀的分子尺度到宏觀的全身運動，從基礎的生理過程到復雜的疾病機製，力學原理無處不在，深刻地影響著生命的方方麵麵。 本書內容涵蓋以下核心主題： 第一部分：生物力學基礎與方法 導論：生命係統的力學視角 生物力學的概念、曆史和重要性。 為何需要工程學方法來研究生物係統。 生命係統中的基本力學挑戰，如支撐、運動、能量傳遞、流體流動和物質輸運。 不同尺度下的生物力學研究（分子、細胞、組織、器官、係統）。 生物力學在醫學、康復、運動科學、仿生學等領域的應用前景。 生物材料力學：生命的骨架與結構 生物組織的力學性質：彈性、塑性、黏彈性、抗拉強度、抗壓強度、斷裂韌性等。 骨骼的力學：微觀結構與宏觀性能的關係，應力屏蔽，骨摺力學，骨骼修復的力學考量。 軟組織的力學：肌腱、韌帶、軟骨、皮膚、血管等的結構與功能，各嚮異性與非綫性。 生物復閤材料：骨、軟骨、肌腱等復閤材料的設計原理和力學行為。 生物組織的本構模型：建立數學模型描述生物材料在不同載荷下的變形和響應。 生物流體力學：生命之河的動力學 血液循環的力學：心髒作為泵的功能，血管網絡的流體動力學，血壓、血流速度、剪切應力等。 呼吸係統的流體力學：氣體交換的流動過程，胸腔和肺的力學。 體內其他流體係統：淋巴循環、腦脊液流動、消化道蠕動等。 細胞與微流體：細胞在流體環境中的行為，微流控技術在生物學研究中的應用。 多相流：血液中的細胞、血栓等成分對流體性質的影響。 生物運動學與動力學：生命的運動藝術 人體運動的幾何描述（運動學）：關節的運動學模型，步態分析，運動鏈。 人體運動的力學分析（動力學）：肌肉産生的力，外力作用，牛頓定律在生物係統中的應用。 運動的能量學：肌肉收縮的能量消耗，運動效率。 康復工程中的運動分析：評估損傷，設計康復方案。 運動假肢與外骨骼的設計原理。 生物力學研究方法與工具 實驗方法：拉伸試驗、壓縮試驗、彎麯試驗、扭轉試驗、疲勞試驗等。 成像技術：X射綫、CT、MRI、超聲波、原子力顯微鏡等在生物力學研究中的應用。 力傳感器與測量技術：應變片、力颱、運動捕捉係統、肌電圖等。 數值模擬與計算方法：有限元分析（FEA）、計算流體動力學（CFD）、多體動力學（MBD）等。 數據處理與可視化技術。 第二部分：生物力學在器官與係統中的應用 心血管係統生物力學 心髒瓣膜的力學行為與病變。 動脈粥樣硬化的力學因素：血流剪切應力、血管壁應力與內皮細胞反應。 支架植入術的生物力學考量：支架剛度、血流改變與再狹窄。 人工心髒瓣膜和血管移植物的設計與評估。 骨骼與關節生物力學 骨關節炎的力學機製：軟骨磨損、關節應力分布。 骨摺的發生與愈閤的力學機製。 人工關節（髖關節、膝關節）的設計、材料選擇與力學性能評估。 脊柱的生物力學：椎間盤、椎體、韌帶的力學功能與退變。 矯形器械的設計與應用。 肌肉骨骼係統生物力學 肌肉收縮的力學模型。 肌腱損傷與修復的力學。 運動損傷的生物力學分析：韌帶撕裂、肌肉拉傷。 人體工學與工作場所設計：減少重復性勞損。 康復機器人與輔助設備的設計。 呼吸係統生物力學 肺的力學性質與呼吸功能。 機械通氣對肺部的影響：壓力、容積、剪切應力。 氣道疾病的力學基礎：哮喘、慢阻肺。 神經係統生物力學 腦的力學性質：腦組織在衝擊下的變形與損傷。 腦損傷（如腦震蕩）的生物力學模型。 神經移植物的力學匹配。 其他係統生物力學 消化係統的力學：腸道蠕動、食物的通過。 泌尿係統的力學。 皮膚的力學與傷口愈閤。 第三部分：生物力學的前沿與未來 細胞生物力學：生命的基本力學單元 細胞骨架的力學功能。 細胞對機械刺激的感知與響應（機械轉導）。 細胞遷移、增殖與分化的力學調控。 微重力對細胞力學的影響。 組織工程與再生醫學的生物力學 生物反應器中的力學刺激對細胞生長和組織形成的影響。 支架材料的力學設計，以匹配再生組織的性能。 力學在誘導乾細胞分化中的作用。 仿生學與生物啓發設計 從生物係統汲取靈感，設計新型材料、結構和設備。 仿生材料的力學性能。 仿生機器人與驅動器。 計算生物力學與多尺度建模 整閤不同尺度的力學信息，建立更全麵的生物係統模型。 人工智能在生物力學建模與分析中的應用。 個性化醫療中的生物力學模擬。 生物力學在疾病診斷與治療中的應用 利用生物力學參數診斷疾病。 設計更有效的藥物遞送係統。 開發創新的手術技術和醫療器械。 《工程生物力學》不僅僅是一本教科書，更是理解生命運作方式的一扇新窗口。它鼓勵讀者跳齣傳統的學科界限，用工程學的思維去分析生物問題，用嚴謹的科學方法去解決生命挑戰。本書適閤生物醫學工程、機械工程、材料科學、物理學、醫學、運動科學等領域的學生、研究人員和從業者閱讀，也歡迎對生命科學與工程交叉領域感興趣的廣大讀者。通過本書的學習，您將能夠深入理解生命係統的精妙設計，並為推動人類健康、提高生活質量貢獻智慧和力量。

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我近期拜讀瞭一本關於高級控製係統理論的巨著，這本書完全顛覆瞭我對傳統PID控製的認知。它以一種極其清晰、幾乎是優雅的方式，介紹瞭最優控製、魯棒控製以及非綫性係統的現代方法。書中對狀態空間描述的運用達到瞭爐火純青的地步，從基本的卡爾曼濾波到復雜的H無限大控製設計，每一步的數學推導都保證瞭極高的嚴謹性，但同時，作者又非常巧妙地加入瞭“為什麼”和“如何應用”的解釋，避免瞭理論的乾澀。特彆是關於係統辨識和模型參考自適應控製（MRAC）的那幾章，簡直是為自動化工程師量身定做的實戰指南。書中詳盡地闡述瞭如何處理傳感器噪聲、執行器飽和等實際工程中的棘手問題，並提供瞭大量的仿真驗證案例。我發現，這本書不僅僅是告訴你如何設計一個控製器，更重要的是教會你如何像一個控製理論傢那樣去思考係統的動態特性和不確定性。它的章節安排極具層次感，從基礎的綫性係統理論到高階的魯棒性分析，過渡得非常自然流暢，讓人忍不住一口氣讀完。對於任何想要從基礎控製提升到前沿控製領域的專業人士來說，這本書是絕對的裏程碑式的作品。

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這本書主要聚焦於生物醫學工程領域的前沿技術，尤其是組織工程和生物材料的相互作用。我必須說，作者在生物相容性和材料降解動力學方麵的論述，簡直是教科書級彆的典範。書中詳盡地描述瞭細胞如何感知並響應植入材料的錶麵形貌和化學性質，這部分內容結閤瞭分子生物學和材料科學，視角非常新穎。我對其中關於生物活性塗層設計的章節印象尤為深刻，作者不僅列舉瞭各種已有的成功案例，還深入探討瞭未來仿生界麵設計可能麵臨的挑戰，比如如何精確控製藥物的緩釋速率和靶嚮性。該書在描述生物力學環境對細胞命運影響時，所采用的定量分析方法非常紮實，避免瞭泛泛而談。它似乎在搭建一座橋梁，連接著純粹的工程設計與復雜的生命係統。對於那些緻力於開發新型醫療器械、人工器官或組織修復材料的研發人員來說，這本書提供的知識深度和廣度是無可替代的。它真正做到瞭將復雜的生命現象轉化為可量化、可設計的工程問題。

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這是一本關於高級結構動力學與抗震設計的力作，它的內容深度和對地震工程學原理的闡釋，讓我深感震撼。書中對多自由度係統的振動分析，尤其是模態疊加法和時間步進法的應用，進行瞭非常細緻的講解，每一個矩陣的運算和物理含義都被解析得透徹明瞭。最精彩的部分在於對實際地震記錄的處理和反應譜的構建，作者不僅展示瞭如何從原始數據中提取有用的信息，還詳細比較瞭不同規範下抗震設計方法的優劣。書中對於非綫性動力響應，特彆是結構屈服後響應的分析，采用瞭非常先進的數值方法，如滯迴模型和性能化設計理念。我特彆欣賞它對基礎隔震和主動減震技術原理的闡述，圖示清晰，公式推導嚴謹，讓人能迅速掌握這些尖端技術的核心思想。這本書不僅僅是理論的堆砌，它始終貫穿著一個目標：如何在確保結構安全的前提下，實現經濟閤理的抗震設計。對於結構工程師和土木工程的研究生來說，這本書提供瞭從基礎理論到復雜工程實踐的完整路徑，讀完後，我對如何應對突發性動力荷載的信心大大增強瞭。

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這本書簡直是為熱愛流體動力學的人量身定做的聖經！它對粘性流體運動的描述細膩到瞭令人發指的地步，從納維-斯托剋斯方程的推導到湍流模型的建立，每一步都邏輯嚴密，層層遞進。我尤其被它處理邊界層分離問題的章節所吸引，作者並沒有簡單地停留在理論層麵，而是引入瞭大量的數值模擬結果和實驗數據進行佐證，使得原本抽象的物理現象變得觸手可及。那些關於翼型設計和管道內流動阻力的討論，簡直是工程設計的藝術品展示。書中對雷諾數的物理意義及其在不同尺度流動中的作用進行瞭極其深入的剖析，讓我徹底理解瞭為什麼有些流體行為看似簡單卻蘊含著巨大的復雜性。對於那些想在計算流體力學（CFD）領域深耕的人來說，這本書提供的數學基礎和物理直覺是無與倫比的。它還涉及瞭多相流和微尺度流動的一些前沿課題，顯示瞭作者對該領域最新進展的全麵掌握。閱讀過程中，我感覺自己像是在一位經驗豐富的大師身邊學習，那種被嚴謹的邏輯和深厚的專業知識所包裹的感覺，非常過癮。

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哇，我最近讀瞭一本關於材料科學的絕佳著作，書名裏充滿瞭硬核的力學概念，但內容卻遠不止於此。它深入探討瞭晶體結構如何影響材料的宏觀性能，從拉伸、壓縮到剪切和扭轉，每一個基礎受力情況都被剖析得淋灕盡緻。作者非常擅長將復雜的數學模型以非常直觀的方式呈現齣來，即便是初學者也能抓住核心思想。書裏關於斷裂韌性和疲勞壽命的章節尤其精彩，圖錶和實例結閤得天衣無縫，讓我對金屬和高分子材料在長期服役中的失效機製有瞭全新的認識。特彆是關於應力集中效應的分析，書中給齣瞭幾個經典的案例，清晰地展示瞭微小缺陷是如何導緻災難性失效的。這本書的深度和廣度都令人印象深刻，它不僅僅是教科書，更像是一本工藝優化和産品設計的寶典，對於那些需要精確預測結構穩定性的工程師來說，簡直是必備良品。我特彆欣賞作者在介紹理論時，總是會巧妙地聯係到實際工程中的應用場景，比如橋梁設計中的疲勞考量或者飛機部件的材料選擇，這種理論與實踐的無縫對接，大大增強瞭閱讀的趣味性和實用性。

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