生物固体力学是生物力学的一个分支 ，以构成生命体的各种生 物 固体 ，如骨 、软骨 、肌肉 、血管 、皮肤及各种器官等为研究对象，利用连续介质力学、多相介质力学、断裂力学、损伤力学和流变学等力学基本原理，结合生理学、医学和生物学来研究生物体特别是人体的功能、生长、消亡及运动的规律的生物力学分支 。生物固体力学大体上可分为3个分支 ，即骨力学、软组织力学和器官力学。 生物固体力学是利用材料力学、弹塑性理论、断裂力学的基本理论和方法，研究生物组织和器官中与之相关的力学问题。

生物固体力学(骨力学 软组织力学 器官力学)

研究方向

生物固体力学

骨力学

研究骨组织和骨骼结构在外界作用（ 力、电、磁、热等）下的力学性态，研究骨受力后的瞬时效应和远期效应，以及活骨发育、生长、吸收和消亡的力学机制。骨是各向异性的，但一般认为骨可以视作横观各向同性体。现在对各类骨的宏观、细观力学性质及本构关系已有相当多的成果，但对其动力特性，特别是高应变率(见应变)下的损伤机理还很不清楚。活骨的重建力学是骨力学的核心。早在1884年，J.沃尔夫就提出了一个重要的假说，通常称为沃尔夫定律：骨在需要的地方就生长，不需要的地方就吸收。即骨的生长、吸收、重建都与骨的受力状态有关。这个重要的思想指出了力学与生命的联系，因此，在沃尔夫之后，人们一直为这一论断寻求理论的和实验的验证。已开始研究骨细胞是怎样接受力学信息及作出相应响应的机理。骨中应力对骨折愈合有重要作用。关节力学的研究已有很多临床应用成果。

软组织力学

冯元桢于1989年证明，活的软组织是非线性赝弹性的 ，即其应力-应变关系是非线性的 ，其粘弹性是赝弹性的，它或许有明显的滞后环，但相当稳定，对应变率的变化也不敏感。在实验的基础上，他给出了有普遍意义的软组织的本构方程。但对特殊状态下生物组织的本构关系尚知之甚少，如对高应变率下软组织的损伤机理尚不了解。冯元桢提出的血管的应力-生长定律 ， 为研究软组织的生长与应力的关系奠定了基础。活组织中的应力和应变状态随时间变化，这就给确定活组织的“瞬时状态”带来极大困难。因此，寻找确定活组织的零应力状态和残余应力的新理论，是软组织力学研究的一个重要方向。

器官力学

器官主要由软组织构成。各种器官都有其独特的功能，是生命体内相对独立的部分，如肺、心、肾、子宫等体内脏器及感觉器官如眼、耳、鼻等。器官力学旨在揭示各种器官行使其生理功能的力学机理，为此必须建立器官的本构模型，用以解释和预示器官中应力、应变及相应的功能变化。子宫有独特的变形能力。在孕期的末期，子宫及宫颈中大部分是结缔组织，使子宫有良好的顺应性。1975年已提出了一个轴对称的薄壁梨形的子宫力学模型，建立了应变、曲率半径、位移及体积间的关系。肺的早期研究多限于观察压力-体积关系 ， 近年来才力图了解肺组织作为一种材料的力学特性，尽管已有相当多的成果，但由于各种实验大都要伤及组织，整肺的试验又要利用不尽合理的形态模型，故设计更精 巧的实验是必要的。心脏是 整 个循环系统的动力源。早期的研究注意整体心脏的原功能。较晚的研究实质上是研究肌肉力学的方法，其基本思路是先搞清单根心肌的力学特性，然后综合得到整个心脏腔室的力学性能。人类对感觉器官的了解尚少。研究最多的是眼和耳。对眼球运动和眼组织的宏观力学性质已有一定认识，但还缺乏精确的整体眼器官的本构模型 。对耳 ，则有了耳蜗和前庭 器的流体弹性模型，但尚缺少完美的细观描述。

研究方向

生物固体力学方向,应掌握有关生命学科领域的基础知识和基本实验技能,同时较系统深入地掌握骨、 软组织、口腔力学、细胞力学等生物力学相关知识及技能。工程结构优化和控制方向的博士生应掌握工程材料,工程结构的基本特性。

从而控制它们的承载来设计制造安全、可靠、耐久、经济的结构,应系统掌握建模,优化设计,控制等专业知识和技能。断裂损伤力学方向的应比较系统深入地掌握固体强度和固体破坏理论的专业知识,以及对材料和结构的破坏过程进行建模和分析的技能, 从而解决工业部门提出的与固体破坏有关的设计和分析问题。计算固体力学方向的应深入掌握数值方法的理论和实施技能,特别是应用计算机的能力,能够解决大型复杂工程结构的计算问题,并提出新的高效算法。