近年来,皮肤摩擦学的研究引起了人们的广泛关注。人体皮肤摩擦性能的表征与摩擦行为的研究及其应用成为生物力学和摩擦学、化妆品、临床以及机器人系统等领域的研究热点。目前,众多学者从理论,实验,数值模拟等角度开展研究,已取得了一定的研究成果。但由于皮肤固有的低弹性模量和对外部刺激的高敏感性,使得皮肤受载后表现出明显的非线性特性,并且皮肤不同于传统的工程材料,它不遵循传统的摩擦理论（阿蒙顿定律）,皮肤摩擦会随着接触面积和载荷的变化而变化。本文利用自行研制的摩擦压痕实验装置和曲面成像技术开展了在体可视化摩擦实验,研究了皮肤的摩擦与变形行为。该装置不仅可以同时测得摩擦过程中法向力,侧向力,法向位移和侧向位移,还可以实时获得皮肤-压头间的接触形貌演化图像。研究发现滑动摩擦阶段的接触区域的形状是一种异形结构,并提出双椭圆模型描述了这种异形结构的几何特征。在摩擦试验中发现皮肤出现不对称变形,这是由于摩擦和侧向位移致使压头后侧的皮肤和压头前侧皮肤发生不同变形而形成皮肤隆起。由于皮肤隆起与侧向阻力直接相关,因此我们基于双椭圆模型和Neo-Hookean的超弹性理论,在Greenwood模型的基础上提出了优化的隆起阻力模型。参与建模的几何参数通过分析接触形貌来测量,对变形的几何描述优于Greenwood模型;在小变形条件下该模型可退化为Greenwood模型。在此模型的基础上,本研究提出了一种考虑皮肤隆起效应的摩擦机制分离模型,并对不同压痕深度与压头半径之比下的粘着摩擦和变形摩擦进行了分离。结果表明:在不同压痕深度范围内,皮肤的摩擦性能不同。此外,虽然变形摩擦在总摩擦力中起着次要作用,但它与压痕深度与探针半径之比是正相关的。为了验证这种摩擦研究方法和摩擦理论的适用范围和可靠性,本论文在硅胶的表面开展了摩擦实验,发现该模型适用于具有超弹性且摩擦过程中出现隆起的软材料。为了进一步研究皮肤隆起对周围皮肤的影响,开展了静态摩擦和动态摩擦这两种类型的模拟实验,利用三维数字图像相关技术研究了压头前侧皮肤区域的三维位移场,发现这些位移场出现相应的变化规律,为进一步研究皮肤变形的连续性和传递特征打下了基础。