骨骼肌被动生物力学特性的建模与仿真研究一直是研究热点。骨骼肌被动生物力学模型广泛应用于虚拟手术系统、冲击力学研究和康复工程等领域中骨骼肌材料属性的定义,因此建立精确的骨骼肌被动生物力学模型具有重要意义。建立基于多尺度方法的骨骼肌被动生物力学模型对探究骨骼肌微观因素对宏观力学特性的影响规律、研究骨骼-骨骼肌系统中力传递过程、探究骨骼肌发生大应变损伤引起的微观结构变化和病理原因导致骨骼肌微观结构变化具有指导意义。本文分别从实验、多尺度建模和仿真的角度研究骨骼肌被动力学特性。为了确定多尺度模型的模型参数和验证多尺度模型的有效性,本文设计并执行骨骼肌准静态生物力学实验。以猪后腿骨骼肌为实验对象,分别设置了纵向拉伸、横向拉伸、平面外纵向剪切和平面内剪切4种实验类别。借助电子万能材料试验机,分别测得每个实验类别的力-位移数据,对每个实验类别中试样测得数据取平均值,通过计算获得骨骼肌纵向拉伸、横向拉伸、平面外纵向剪切和平面内剪切的名义应力-名义应变曲线。实验结果表明,骨骼肌在平面外纵向剪切和平面内剪切具有不同剪切力学行为。通过多尺度方法研究骨骼肌生物力学特性是近年来的研究热点,但是仍然有很多问题有待解决,如:肌纤维微观结构模型与显微镜下观察的图像存在一定差异;微观组分生物力学模型无法有效捕获骨骼肌剪切变形时的力学行为;多尺度数值模型计算成本较高等。为了解决以上问题,本文研究内容如下:（1）针对肌纤维微观结构模型与显微镜下观察的图像存在一定差异的问题,提出以曲边泰森多边形作为肌纤维截面形状,并建立骨骼肌微观尺度代表性体元（Representative Volume Element,RVE）。在建立RVE模型过程中,肌纤维的截面形状采用两种方案,方案一:采用泰森多边形作为肌纤维的截面形状;方案二:优化泰森多边形的直线边界,采用曲线代替直线,使肌纤维截面为卵圆形,也就是曲边泰森多边形,以曲边泰森多边形作为肌纤维的截面形状。通过有限元仿真对比两种肌纤维截面结构对骨骼肌宏观力学特性的影响,得出曲边泰森多边形不仅更加贴近肌纤维真实结构,并且仿真结果更加贴合实验数据。提出以曲边泰森多边形作为肌纤维截面形状,为肌纤维结构设计提供新方案。此外,本文分别建立肌纤维体积分数为0.7、0.8、0.9的RVE模型,研究肌纤维体积分数对骨骼肌宏观力学特性的影响规律。为建立不同年龄和病理状态下骨骼肌微观结构模型提供参考。最后对生成的RVE模型划分网格并添加周期性边界条件。（2）针对微观组分生物力学模型无法有效捕获骨骼肌剪切变形时的力学行为这一问题,提出新的生物力学模型（MMA模型）,并将MMA模型作为肌纤维和结缔组织生物力学模型。本文建立的MMA模型采用完全的应变不变量I4,I5,I6,I7,使骨骼肌的剪切行为从材料属性层面得以体现。将建立的生物力学模型借助用户材料子程序UMAT二次开发的形式应用到有限元仿真中。通过有限元仿真结果验证所提出的MMA模型能够模拟可压缩性、各向异性和超弹性力学特性,且在剪切变形时,在不同平面获得不相等的剪切模量。由于骨骼肌中力的传递是通过剪切变形实现的,因此本文建立的骨骼肌生物力学模型对研究骨骼肌内力传递机理具有重要意义。（3）结合骨骼肌力学实验结果、RVE模型、肌纤维和结缔组织的生物力学模型,建立骨骼肌多尺度数值模型。根据实验结果确定生物力学模型参数,通过多尺度均匀化方法实现微观尺度和宏观尺度之间的连接,最终获得骨骼肌宏观力学行为。通过纵向拉伸、横向拉伸、平面外纵向剪切和平面内剪切4种变形形式的仿真结果验证骨骼肌多尺度数值模型的收敛性。研究了生物力学模型中模型参数、肌纤维体积分数和肌纤维结构对骨骼肌宏观力学行为的影响。最后通过实验验证多尺度数值模型的有效性。骨骼肌多尺度数值模型不仅能够用于研究骨骼肌微观因素对宏观力学行为的影响,用于研究疾病对骨骼肌生物力学特性的影响,用于模拟骨骼肌重塑和再生,也为接下来建立的骨骼肌多尺度解析模型的验证提供参考依据。（4）针对骨骼肌多尺度数值模型的计算成本高的问题,本文依据Voigt近似方法建立骨骼肌多尺度解析模型。有限元仿真证明,在纵向拉伸,横向拉伸、平面外纵向剪切和平面内剪切4中变形条件下,肌纤维体积分数对多尺度解析模型仿真结果趋势的影响与对多尺度数值模型仿真结果趋势的影响是完全一致的。结合实验数据验证多尺度解析模型的有效性。与多尺度数值模型计算时间进行对比,结果说明骨骼肌多尺度解析模型在计算速度上具有优势。为多尺度模型在要求计算效率的领域的应用提供一种新方案。