2022年北京冬季奥运会之前，在我国斩获的全部12枚冬奥会雪上项目奖牌中，自由式滑雪空中技巧独占11枚，可谓我国雪上优势项目。在2022年北京冬季奥运会上，我国在自由式滑雪空中技巧项目上又以2金1银的好成绩创造了历史。徐梦桃、齐广璞和贾宗洋的名字再次进入人们的视线。 但在自由式滑雪空中技巧运动员光鲜外表的背后，有近90％的运动员曾受到膝关节损伤的困扰。引起运动员膝关节损伤的原因有很多，损伤位置大多集中在韧带、半月板和软骨。为了降低运动员落地缓冲过程中大冲击力、高速度作用下膝关节损伤的概率，本书记录了通过探究运动员膝关节损伤机理，为运动员设计、制作舒适、有效的膝关节护具的研究过程。

第1章 自由式滑雪空中技巧项目技术特征与损伤规律研究
1.1 自由式滑雪空中技巧项目介绍
1.1.1 自由式滑雪空中技巧项目特点
1.1.2 自由式滑雪空中技巧项目阶段划分
1.1.3 运动员损伤情况概述
1.1.4 膝关节损伤类型
1.1.5 空中技巧运动员膝关节损伤因素
1.2 膝关节护具研究现状
1.3 增材制造技术研究现状
1.3.1 增材制造技术在各领域的应用
1.3.2 增材制造技术在体育中的应用
1.4 本书的研究内容与技术路线
1.4.1 本书研究内容
1.4.2 本书技术路线
1.5 本章小结
参考文献
第2章 基于Roberson-Wittenburg方法的人体动力学分析
2.1 人体环节与模型确定
2.1.1 人体环节参数
2.1.2 运动员人体模型选择
2.2 空中技巧项目运动学分析
2.2.1 视频采集
2.2.2 自由式滑雪空中技巧各阶段技术动作分析
2.2.3 运动学关键数据的获取与使用
2.3 运动员落地阶段动力学分析
2.3.1 多刚体系统研究方法
2.3.2 多刚体系统简化模型建立
2.3.3 多刚体系统的结构特征表达
2.3.4 关联矩阵与通路矩阵
2.3.5 多刚体系统的速度和加速度
2.3.6 多刚体系统的质心速度和质心加速度
2.4 树形多刚体系统的动力学方程
2.4.1 增广体
2.4.2 多刚体系统的动力学普通方程
2.4.3 建立Roberson-wittenburg动力学方程
2.4.4 求解人体动力学方程
2.5 本章小结
参考文献
第3章 基于逆向工程技术膝关节仿真研究
3.1 膝关节力学原理
3.1.1 半月板力学原理
3.1.2 膝关节主要韧带的力学原理
3.2 膝关节建模
3.2.1 CT与MRI成像技术
3.2.2 膝关节组织模型重建
3.2.3 膝关节模型的建立、优化与配准
3.3 膝关节有限元分析
3.3.1 韧带组织前处理
3.3.2 软骨组织前处理
3.3.3 骨组织前处理
3.3.4 膝关节有限元模型前处理
3.4 仿真结果
3.4.1 韧带仿真结果
3.4.2 软骨仿真结果
3.5 仿真结果的分析与讨论
3.6 本章小结
参考文献
第4章 自由式滑雪空中技巧项目膝关节护具的个性化设计
4.1 膝关节护具概述
4.1.1 膝关节护具功能
4.1.2 膝关节护具分类
4.2 膝关节护具个性化设计范畴
4.2.1 针对项目特点的设计理念
4.2.2 个性化定制设计理念
4.2.3 针对损伤类型的研究与设计
4.3 膝关节护具的功能性设计与穿戴方式
4.3.1 护具功能性设计
4.3.2 护具舒适性设计
4.3.3 护具穿戴设计
4.4 膝关节护具的制作工艺
4.4.1 现有膝关节护具制作工艺
4.4.2 护具主体功能定位
4.4.3 膝袖功能设计
4.5 本章小结
参考文献
第5章 基于负泊松比材料的力学特性及护具结构研究
5.1 负泊松比结构与设计
5.1.1 负泊松比结构简介
5.1.2 材料的选择
5.1.3 护具设计中负泊松比材料的优势
5.1.4 结构设计
5.2 试样模型的确立与有限元仿真试验
5.2.1 试样模型确立
5.2.2 仿真模型建立
5.2.3 有限元分析结果
5.3 打印结构的力学性能测试
5.3.1 打印试样生成
5.3.2 力学性能测试
5.3.3 结果分析
5.4 仿真与试验的结果对比
5.5 改变结构参数的仿真试验
5.5.1 改变θ的模型仿真
5.5.2 改变l的模型仿真
5.5.3 改变网格大小的模型仿真
5.6 护具结构与参数确定
5.7 本章小结
参考文献
第6章 基于增材制造的膝关节护具制作与有效性实验研究
6.1 膝关节护具制作
6.1.1 护具模型结构设计
6.1.2 护具模型打印与附件选用
6.1.3 护具的装配与穿戴
6.2 护具结构安全性分析
6.2.1 支具有限元分析
6.2.2 打印结构有限元分析
6.3 膝关节护具的有效性验证
6.3.1 平衡稳定测试验证
6.3.2 落地缓冲测试验证
6.3.3 下肢肌肉力量测试验证
6.4 本章小结
参考文献
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望