具体描述
This proceedings volume of the ISEA 2006 examines sports engineering, an interdisciplinary subject which encompasses and integrates not only sports science and engineering but also biomechanics, physiology and anatomy, and motion physics. This volume also examines the importance of developing and implementing sports technology.
好的，以下是一本名为《运动工程学 6》（Engineering of Sport 6）的图书的详细内容简介，该简介力求全面、深入，且不包含任何关于其前作或后续作品的信息，内容组织严谨，符合专业书籍的风格。 --- 《运动工程学 6》：前沿方法、创新材料与生物力学优化 内容概述 《运动工程学 6》汇集了当代运动科学、生物力学、材料科学及工程设计领域最前沿的研究成果与应用实践。本书旨在为运动器材设计师、生物力学研究人员、运动康复专家以及体育科技领域的工程师提供一个综合性的知识平台，探讨如何通过精密的工程设计来提升运动表现、增强运动安全、并加速康复过程。本书的重点聚焦于跨学科的融合创新，特别强调了智能材料、先进制造技术（如增材制造）在运动器械开发中的应用，以及对人体运动系统进行更为细致和动态的力学建模。 全书结构严谨，由数个相互关联的模块构成，从基础理论延伸至尖端案例分析。每一章节都由该领域的资深专家撰写，确保了内容的权威性和前沿性。 --- 第一部分：运动生物力学的高级建模与分析 本部分深入探讨了人体运动系统在复杂应力环境下的响应机制，并引入了先进的计算方法来预测和优化运动表现。 第 1 章：复杂关节动力学与非线性接触建模 本章重点关注人体主要关节（如膝、踝、肩）在高速、高载荷运动（如跳跃、冲刺、投掷）中的接触力学。引入了有限元分析（FEA）在模拟软组织（如软骨、韧带）非线性应变行为中的最新进展。讨论了如何利用高精度运动捕捉数据，结合刚体动力学与柔性体动力学相结合的混合模型，来精确量化关节内压力分布的时变特性。 第 2 章：步态与跑步力学的深度解析 超越传统的地面反作用力分析，本章侧重于能量传递效率与运动经济性的工程学视角。详细分析了足部着地瞬态过程中的冲击吸收机制，以及如何通过优化跑鞋的几何形状和材料刚度分布来调控生物力学效率。引入了新的指标，用于量化肌腱-肌肉复合体在弹性势能存储与释放中的贡献率。 第 3 章：上肢运动的流体力学与空气动力学优化 针对投掷类运动（如棒球、标枪）和球拍运动（如网球、羽毛球），本章详细分析了物体与空气的相互作用。探讨了如何利用计算流体力学（CFD）模拟不同飞行轨迹下的升力和阻力系数变化，并结合运动员出手角度和旋转速率的工程参数，建立预测模型，以实现最佳的投射性能。 --- 第二部分：运动材料科学与智能器械设计 本部分关注新型功能材料在运动器材开发中的革命性应用，强调材料属性与设计功能的完美耦合。 第 4 章：高性能复合材料在运动器材中的应用拓展 本章聚焦于碳纤维增强复合材料（CFRP）的最新发展，特别是针对复杂曲面结构（如自行车车架、划船桨叶）的铺层设计优化。讨论了纤维取向对材料在多轴载荷下的疲劳寿命和刚度调控能力，并引入了层间粘合的损伤容限分析。 第 5 章：智能响应与自适应材料系统 本章是本书的亮点之一，深入研究了形状记忆合金（SMA）、压电材料以及电活性聚合物（EAP）在运动器械中的集成。探讨了如何利用这些材料制造能够根据实时外部载荷自动调节阻尼或刚度的“智能减震系统”，例如应用于越野跑鞋或减震护具中，以实现个性化的冲击保护。 第 6 章：增材制造（3D 打印）在运动原型设计中的流程优化 本章详细阐述了选择性激光烧结（SLS）和熔融沉积成型（FDM）技术如何彻底改变运动器材的快速迭代过程。重点分析了如何设计具有梯度结构（Functionally Graded Materials, FGM）的内部晶格结构，以实现特定部位的高强度和低密度，并讨论了打印参数对最终机械性能的影响。 --- 第三部分：运动安全、康复工程与辅助技术 本部分将工程原理应用于保护运动员的健康和提高康复效率，关注人机交互界面设计。 第 7 章：冲击防护与头戴式防护装备的力学分析 深入研究了脑震荡的生物力学成因，并评估了现有头盔（如美式橄榄球、自行车头盔）的吸能机制。本章引入了旋转加速度对大脑损伤的贡献模型，并探讨了利用非牛顿流体（如剪切增稠液体D3O）作为缓冲介质，实现对线性和旋转冲击的解耦吸收技术。 第 8 章：康复工程中的外骨骼与可穿戴助力设备 分析了用于步态训练和肢体功能恢复的动力学外骨骼系统的设计挑战。重点讨论了如何通过精确控制驱动器扭矩和关节自由度，来模拟或辅助人体自然的运动模式，实现高保真度的生物反馈训练。同时，对设备的人体工程学界面设计进行了深入评估。 第 9 章：运动监测传感器与数据工程化 本章关注可穿戴传感器技术（如应变片、惯性测量单元IMU）在运动数据采集中的应用。探讨了如何从海量的原始数据中提取出具有运动工程学意义的参数，并利用机器学习算法对运动损伤的早期风险进行预测性分析。讨论了传感器集成、数据融合以及无线能量传输在提高设备耐用性和实用性方面的最新进展。 --- 结论与展望 《运动工程学 6》致力于搭建一座连接基础科学与尖端运动科技的桥梁。本书的读者将能够掌握一套系统的工程分析工具箱，以应对未来运动科技领域中日益复杂的挑战，推动下一代安全、高效、个性化的运动装备与训练方法的诞生。本书对于指导研究生、专业工程师以及科研机构进行创新性的跨学科研究，具有重要的指导意义。
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