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抗衝擊仿生力學(精)

  • 作者：楊嘉陵//邢運|責編:趙敬偉//楊探
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030848857
  • 出版日期：2026/03/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：321
人民幣：RMB 198 元      售價：元
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內容大鋼
    本書將經典衝擊動力學理論與動物進化視角相結合，系統研究了從昆蟲到哺乳動物運動與抗衝擊的系列典型案例，深度融合了實驗觀測、理論建模、數值模擬與工程應用，揭示了自然界動物形成的多樣化防護策略及其背後的衝擊力學原理，探討了這些防護策略在新型防護材料與抗衝擊結構設計中的啟發作用。
    本書適合力學、生物學、材料學、仿生學、航空航天等領域的科研人員和高等院校相關專業的師生參考。
作者介紹
楊嘉陵//邢運|責編:趙敬偉//楊探
目錄
前言
第1章  導論
  1.1  動物的抗衝擊機制
    1.1.1  陸地動物
    1.1.2  水生動物
    1.1.3  飛行動物
  1.2  跳躍昆蟲的抗衝擊機制
    1.2.1  杠桿式跳躍
    1.2.2  彈射式跳躍
  1.3  本書作者相關論文
  參考文獻
第2章  跑跳運動中的抗衝擊力學：貓科動物減震機理
  2.1  引言
  2.2  貓科動物跳躍實驗
    2.2.1  實驗對象與實驗裝置
    2.2.2  實驗步驟和數據統計
    2.2.3  貓科動物運動姿態共性特徵
    2.2.4  老虎和家貓著陸緩衝的衝量比較
  2.3  實驗結果的定量分析
    2.3.1  家貓著陸過程中質心能量分析
    2.3.2  家貓著陸過程中前肢的能量吸收
    2.3.3  家貓柔性背部的能量吸收研究
  2.4  貓科動物著陸的仿生啟發——新型航天員緩衝座椅
    2.4.1  貓科動物著陸的仿生啟發
    2.4.2  新型緩衝座椅的結構設計與緩衝性能
    2.4.3  乘員受傷風險評估
    2.4.4  新型緩衝座椅的優化設計
  2.5  結論
  參考文獻
第3章  連續跳躍運動中的抗衝擊力學：袋鼠跳躍經典實驗
  3.1  引言
  3.2  對動物的選擇
  3.3  實驗方法
    3.3.1  跑步機觀察
    3.3.2  力平台測量
  3.4  實驗結果
    3.4.1  加速度和地面力量
    3.4.2  勢能和動能
    3.4.3  關節的運動
    3.4.4  肌肉所做的功
    3.4.5  肌腱中的應力與彈性儲能
    3.4.6  肌肉中的應力
    3.4.7  脛骨中的應力
    3.4.8  俯仰運動
  3.5  袋鼠跳躍理論模型
    3.5.1  模型
    3.5.2  地面力的方向
    3.5.3  能量消耗與功率
    3.5.4  最佳跳頻技術
    3.5.5  空氣阻力評估

  3.6  結論
附錄
  參考文獻
第4章  間斷跳躍運動中的抗衝擊力學：斗蟋、蝗蟲
  4.1  引言
  4.2  斗蟋跳躍實驗方案
  4.3  斗蟋跳躍實驗結果分析
    4.3.1  斗蟋身體結構分析
    4.3.2  斗蟋起跳運動行為分析
    4.3.3  斗蟋跳躍特性分析
    4.3.4  斗蟋跳躍類型分析
  4.4  斗蟋與其他跳躍昆蟲的比較分析
    4.4.1  跳躍特性對比分析
    4.4.2  跳躍策略對比分析
  4.5  斗蟋對空氣阻力的操縱策略
    4.5.1  斗蟋起跳后空中運動的理論模型
    4.5.2  斗蟋起跳后空中運動的有限元模擬
    4.5.3  空氣阻力分力及其動能耗散分析
    4.5.4  斗蟋後腿對空氣阻力的操控影響
    4.5.5  不穩定跳躍類型空氣阻力影響分析
  4.6  結論
  參考文獻
第5章  間斷跳躍運動中的抗衝擊結構：外骨骼
  5.1  引言
  5.2  竹節蟲後腿脛骨力學性能測試
  5.3  竹節蟲後腿脛骨的有限元模型
  5.4  竹節蟲後腿脛骨抗屈曲特性理論分析
    5.4.1  歐拉屈曲理論模型
    5.4.2  脛骨橫截面梯度理論預測
    5.4.3  局部屈曲理論模型
  5.5  竹節蟲脛骨抗屈曲特性結果與討論
    5.5.1  脛骨的屈曲特徵
    5.5.2  理論分析結果
    5.5.3  脛骨的橫截面選擇
  5.6  甲殼角質層的材料特性
  5.7  甲殼角質層的有限元模型及理論驗證
    5.7.1  有限元建模
    5.7.2  有限元結果驗證
  5.8  甲殼角質層的抗衝擊防護策略分析
    5.8.1  甲殼角質層內的應力波傳播
    5.8.2  角質層不同部位的波阻作用
    5.8.3  甲蟲鞘翅的抗衝擊防護特性
    5.8.4  密度分佈對應力波傳播的影響
    5.8.5  「外剛內柔」和「外柔內剛」的甲蟲鞘翅防護特性比較
    5.8.6  人體防護結構仿生設計
  5.9  結論
  參考文獻
第6章  蜘蛛網攔阻獵物過程中能量吸收問題的研究
  6.1  引言
  6.2  基於線性材料本構關係的理論分析和數值模擬

    6.2.1  蜘蛛絲的力學模型
    6.2.2  單根絲線受橫向撞擊的理論分析和數值模擬
    6.2.3  單根絲線受橫向撞擊的動力學和能量耗散分析
    6.2.4  蜘蛛網攔阻獵物過程的有限元模擬
  6.3  基於黏彈性材料本構關係的理論分析和數值模擬
    6.3.1  線性材料模型的不足之處與 ZWT 方程簡介
    6.3.2  蜘蛛絲 ZWT 方程的建立和「應變記憶」演算法
    6.3.3  基於 ZWT 方程的柔性絲線的有限元實現
    6.3.4  單根黏彈性絲線受橫向撞擊的數值模擬與分析
    6.3.5  基於黏彈性絲線材料的整網攔阻過程模擬
  6.4  關於空氣阻力在蜘蛛網能量耗散中作用的理解和討論
  6.5  結論
  參考文獻
第7章  水下運動中的能量儲存與耗散：魚、青蛙、龜
  7.1  魚類皮膚的能量儲存與釋放
    7.1.1  引言（歷史回顧）
    7.1.2  纖維自由纏繞動物的扁橢圓軀體模型
    7.1.3  纖維受限纏繞動物的長橢圓軀體模型（魚皮膚儲能模型）
    7.1.4  纖維自由纏繞動物算例
    7.1.5  纖維受限纏繞動物算例（魚皮膚儲能模型）
    7.1.6  附錄
  7.2  青蛙跳躍的能量儲存與釋放
    7.2.1  引言
    7.2.2  跳躍實驗概述
    7.2.3  實驗材料
    7.2.4  實驗方法與步驟
    7.2.5  青蛙的生物特徵
    7.2.6  實驗數據處理及結果
    7.2.7  起跳階段運動學規律
    7.2.8  跳躍簡化數學模型
  7.3  龜殼的能量吸收機制
    7.3.1  引言
    7.3.2  龜殼的結構
    7.3.3  龜殼的抗壓與抗彎性能
    7.3.4  龜殼的抗衝擊與抗疲勞性能
  參考文獻
第8章  動物的尺度效應和動態相似理論假說
  8.1  引言
  8.2  動物彈性相似理論
  8.3  動物幾何相似理論
  8.4  動態相似理論
  參考文獻
第9章  仿生剛度梯度圓環陣列防護系統及其抗衝擊特性
  9.1  引言
  9.2  仿生剛度梯度圓環系統
    9.2.1  幾何構造和有限元模型
    9.2.2  剛度分佈
  9.3  仿生剛度梯度圓環防護系統理論分析模型
  9.4  有限元模型驗證
  9.5  單列仿生剛度梯度圓環的參數化分析

    9.5.1  彈性模量分佈對防護特性的影響
    9.5.2  半徑分佈對防護特性的影響
    9.5.3  壁厚分佈對防護特性的影響
    9.5.4  不同單列仿生剛度梯度圓環的防護特性比較
    9.5.5  低衝擊速度下單列仿生圓環系統的防護性能
  9.6  仿生圓環陣列的防護特性分析
  9.7  結論
  參考文獻
第10章  基於鞘翅微結構啟發的抗衝擊仿生結構
  10.1  引言
  10.2  結構設計
  10.3  研究方法
    10.3.1  有限元模型
    10.3.2  力學測試
  10.4  結果分析
    10.4.1  變形模式
    10.4.2  耐撞性分析
    10.4.3  泊松比
  10.5  理論分析
  10.6  討論
    10.6.1  相對密度對能量吸收的影響
    10.6.2  細胞壁角度對能量吸收的影響
    10.6.3  衝擊速度對能量吸收的影響
  10.7  結論
  參考文獻

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