生物力学与生物流变学教学大纲

1、课程编码：BS05015 Code: BS05015课程名称：生物力学与生物流变学 Course Title: Biomechanics and Rheology课程类型：专业选修 Course category:Elective Courses in Specialty学 分：2 Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述：本课程是工程力学专业的一门选修课，生物力学是一门新兴的交叉学科，是研究力与生物体（主要是人体）运动、生理、病理之间关

2、系的学科。它以理论力学,材料力学,弹性力学,有限元分析等课程为基础,用力学的基本理论和方法（解析法、数值方法）来分析、解决生命科学中的问题，并通过动物实验研究加以验证。为力学在生物体上的应用开拓了新的领域。在体育运动、医疗卫生保健、仿生学、假肢的设计和生产劳动保护等各方面有广泛应用。通过生物力学的学习使学生掌握用力学的理论和方法来分析解决生物体的运动分析，受力分析和力学性能研究的能力，拓宽学生的知识面和思维，提高学生分析解决实际问题的能力。为今后从事力学和生物力学研究打下良好的基础。流变学是力学的一个新分支，它主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律

3、。研究对象主要是流体，还有软固体或者在某些条件下固体可以流动而不是弹性形变，它适用于具有复杂结构的物质。Course description: This is an optional course of engineering mechanics. Biomechanics is a new interdisciplinary subject. It is a subject that studies the relationship between force and organism (mainly human body) movement, physiology and patholog

4、y. Based on the courses of theoretical mechanics, material mechanics, elastic mechanics and finite element analysis, the basic theory and method of Mechanics (analytic method and numerical method) are used to analyze and solve the problems in life science, and verified by animal experiments. It has

5、opened up new fields for the application of mechanics in biology. It has been widely applied in sports, medical and health care, bionics, prosthetic design, production and labor protection. Through the study of biomechanics, students can grasp the theory and method of mechanics to analyze and solve

6、the motion analysis of the organism, the ability of force analysis and the study of mechanical properties, broaden the students knowledge and thinking, and improve the ability of the students to analyze and solve practical problems. It will lay a good foundation for mechanical and biomechanical rese

7、arch in the future. Rheology is a new branch of mechanics. It mainly studies the laws of deformation and flow related to time factors under the conditions of stress, strain, temperature and humidity, radiation and so on. The research object is mainly fluid, soft solid or in some conditions solid can

8、 flow rather than elastic deformation, it is suitable for complex structures. 课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1了解什么叫生物力学？为什么要学习生物力学？掌握生物力学的研究目的、内容和研究方法。2. 了解解剖学的姿势和常用术语，掌握骨骼、骨连接和骨骼肌的作用和分类。3. 了解生物运动学的研究内容、方法,掌握生物力学的受力分析和平衡方程及应用。4. 了解变形体生物力学研究的内容,掌握骨骼在拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲和交变应力作用时的力学性能及其实验研究。5. 了解流变学的基本概念，流变

9、学研究的重要性。6. 了解聚合物熔体的流动性。7. 了解流变性能的测定。8. 了解基本物理量、流变基础方程及本构方程。9. 了解流变学基础方程的初步应用。10. 了解开炼机的加工过程。（二）基本教学内容第一讲、生物力学与流变学绪论教学目的与要求：掌握流变学的基本概念。教学重点：流变学的概念；流变学与分子结构、加工、形态、应用等的关系，如分子量、分子量分布及支化程度对聚合物流变性的影响教学难点：流变学的概念（包轴现象、出口压力降、假塑性流体、粘流活化能、表观剪切粘度、熔融指数、维森堡效应、挤出胀大、可回复形变、触变性流体）教学内容：流变学的基本概念、流变学研究的重要性。学时分配：2学时第二讲、生

10、物力学的力学基础教学目的与要求：了解生物力学导论的基本概念。教学重点：生物力学导论中用到的主要力学概念。教学难点：生物力学的力学概念掌握。教学内容：生物力学的基本概念。学时分配：2学时第二讲、流变学基础方程教学目的与要求：掌握流变学基础方程的应用。教学重点：拖曳流与压力流速度及温度分布计算公式。教学难点：拖曳流与压力流速度及温度分布计算公式。教学内容：推导两平板间牛顿流体拖曳流温度计速度分布计算公式、推导牛顿与幂律流体压力流温度及速度分布计算公式。学时分配：2学时第三讲、聚合物熔体的流动性教学目的与要求：掌握聚合物的非牛顿型流动、影响聚合物剪切粘度的因素、高聚物熔体的弹性以及拉伸流动。教学重点

11、：流动曲线的分类机每种流动曲线特征、影响黏度的各种因素、挤出胀大现象、与剪切粘度的比较教学难点：非牛顿指数的物理意义和流动曲线的分类，每种流动曲线特点并举例，剪切变稀行为，松弛时间的概念，熔体破裂原因教学内容：高聚物粘流态的特点、从链结构出发，学习链结构、分子量及分布、支化、交联对黏度的影响、从温度、剪切速率、压力等方面，学习加工条件对黏度的影响、从配方方面，学习碳黑、碳酸钙、增塑剂对黏度的影响，高聚物弹性的几个物理量的表征，拉伸粘度概念，与剪切粘度的比较，应用。学时分配：4学时第四讲、基本物理量、流变基础方程及本构方程教学目的与要求：掌握基本物理量、流变基础方程及本构方程。教学重点：直角坐标

12、系中的连续性和动量方程。教学难点：直角坐标系中的连续性和动量方程。教学内容：基本物理量、直角坐标系中的连续性方程、直角坐标系中的动量方程学时分配：4学时 第五讲、肌肉生物力学研究方法与技术教学目的与要求：掌握肌肉的力学建模以及力学分析方法。教学重点：肌肉的主要构成与建模。教学难点：肌肉的力学分析方法。教学内容：肌肉的解剖学介绍、力学建模、力学分析方法以及最前沿研究。学时分配：4学时 第六讲、骨骼生物力学研究方法与技术教学目的与要求：掌握骨骼的力学建模以及力学分析方法。教学重点：骨骼的力学建模。教学难点：骨骼的力学分析方法。教学内容：骨骼的解剖学介绍、力学建模、力学分析方法以及最前沿研究。学时分

13、配：4学时 第七讲、血管力学生物学研究方法与技术教学目的与要求：掌握血管的建模以及力学分析方法。教学重点：血管的力学建模。教学难点：血管的力学分析方法。教学内容：血管的解剖学介绍、力学建模、力学分析方法以及最前沿研究。学时分配：4学时 第八讲、肿瘤生长及化学治疗药物传递的生物力学教学目的与要求：掌握肿瘤生长及药物传递的力学建模以及力学分析方法。教学重点：肿瘤生长及药物传递的力学建模。教学难点：肿瘤生长及药物传递的力学分析方法。教学内容：肿瘤的解剖学介绍、肿瘤生长及药物传递力学建模、力学分析方法以及最前沿研究。学时分配：4学时第九讲、生物力学与康复工程教学目的与要求：掌握生物体机能自愈合和康复机理的力学建模以及力学分析方法。教学重点：生物体机能自愈合和康复机理的力学建模。教学难点：生物体机能自愈合和康复机理的力学分析方法。教学内