生物力学概念和计算

-----Biomechanics: Concepts and Computation

 

作者:   Cees Oomens, Marcel Brekelmans, Frank Baaijens

出版:   Cambridge University Press

索书号:  Q66/0-59/2010/Y

ISBN:     9780521172967

藏书地点: 武大外教中心

 

生物力学是生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等),从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。 生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。

在科学的发展过程中,生物学和力学相互促进和发展着。哈维在1615年根据流体力学中的连续性原理,按逻辑推断了血液循环的存在,并由马尔皮基于1661年发现蛙肺微血管而得到证实;材料力学中著名的扬氏模量是扬为建立声带发音的弹性力学理论而提出的;流体力学中描述直圆管层流运动的泊松定理,其实验基础是狗主动脉血压的测量;黑尔斯测量了马的动脉血压,为寻求血压和失血的关系,在血液流动中引进了外周阻力的概念,同时指出该阻力主要来自组织中的微血管;弗兰克提出了心脏的流体力学理论;施塔林提出了物质透过膜的传输定律;克罗格由于对微循环力学的贡献,希尔由于肌肉力学的贡献而先后(19201922)获诺贝尔生理学或医学奖。到了20世纪60年代,生物力学成为一门完整、独立的学科。

生物力学—概念和计算这是第一本整合一般专题课题,理论背景和生物医学工程应用教材,以及分析和数值方法。这种定量方法将力学和计算建模技术的经典概念融合在一个逻辑上,通过广泛的基本生物力学原理。 在线基于MATLAB的软件以及使用生物医学应用的实例和问题将激励本科生物医学工程学生练习和测试他们的技能。 本书涵盖运动学,平衡,应力和应变等主题,还着重于大变形,旋转和非线性本构方程,包括粘弹性行为和长纤维状纤维状结构的行为。 这是学生的最终教科书。

生物力学—概念和计算》一书是由Cees Oomens, Marcel Brekelmans, Frank Baaijens主编,2010Cambridge University Press出版社出版的一本关于生物力学细胞方向的书籍。

生物力学—概念和计算》一书的主要内容有矢量演算力和力矩的概念;静态平衡;纤维的力学行为;纤维:时间依赖行为;分析一维连续介质;生物材料与连续力学;三维连续介质中的应力;动作:时间作为一个额外的维度;变形和旋转,变形速率和旋转;地方平衡的质量,动量和能量;固体和流体的组成建模;固体和流体力学问题的解决策略;一维扩散方程的数值解;一维对流扩散方程;三维对流扩散方程;形状函数和数值积分;无限小应变弹性问题。

生物力学—概念和计算》一书作为生物信息学专业研究读物,观点新颖独到,内容饱满详实,除此之外,还包括一些其他的特点:

1、本书是关于生物信息学书籍,但作者并不是直接介绍生物信息学的知识,而是从细胞出发,讲述细胞基础,细胞器以及细胞物质交换的知识,巧妙的进入本书的主题。这种由浅入深,由简到繁的讲述方式,不仅适合专业研究者阅读,而且适合专业知识薄弱的本科学生研究。

2、本书还具有很强的专业性,书中的每个章节都是不同专业的核心专业知识,同时本书又有很强的基础性,它对涉及到的相关领域做了很详细的由浅入深的讲解,所以本书不但适合生物学专业的读者,同时适合物理学专业的读者阅读。

3、本书注重专业理论知识的讲解,每个知识点都会有概念的陈述,之后是举例说明,除了这些还会附上形象生动的示意图或者专业的物理图形和公式推算,知识点清晰,主题突出,有助于读者理清思路,对整体理论体系有更加深刻的掌握。

4、本书最大的亮点就是将生物学和力学联系起来,用生物作为实验材料来研究,采用定量分析法作为实验方法,这样有利于加强学科之间的相互贯通,交流,让我们更加确信生命科学的各个领域都是融会贯通的,从定量的角度分析生物学意义。

5、本书另一个突出特点是构建模型,是繁杂的生物学通路,有了可视化的效果,让人一目了然。

6、在本书的最后,将出现的专业词汇都罗列出来,并予以注解,大大方便了大家对阅读过程中对生物信息学的专业术语的认知。

总的说来,生物力学—概念和计算本书涵盖运动学,平衡,应力和应变等主题,还着重于大变形,旋转和非线性本构方程,包括粘弹性行为和长纤维状纤维状结构的行为。 这是学生的最终教科书。

 

本书目录:

前言

第一章   矢量演算

第二章   力和力矩的概念 

第三章  态平衡

第四章  纤维的力学行为  

第五章  纤维:时间依赖行为  

第六章  分析一维连续介质

第七章  生物材料与连续力学

第八章  三维连续介质中的应力

第九章  动作:时间作为一个额外的维度

第十章  变形和旋转,变形速率和旋转

第十一章  地方平衡的质量,动量和能量

第十二章  固体和流体的组成建模

第十三章  固体和流体力学问题的解决策略

第十四章  一维扩散方程的数值解

第十五章  一维对流扩散方程

第十六章  三维对流扩散方程

第十七章  形状函数和数值积分

第十八章  无限小应变弹性问题

参考文献

索引

  

索引

 

 

(武汉大学生命科学学院研究生  张英)