骨修复材料中,人工骨支架材料是最有发展潜力的骨替代材料。本文通过实验制备了生物衍生骨支架材料,并进行了力学特性实验研究;参照人体自然骨组织微观结构,建立了反映其结构和力学性能的骨支架力学模型,并用数值模拟与试验相结合的方法确定了力学参数和验证了模型;通过模型模拟分析了骨支架材料的力学性能;以多孔金属材料与多孔涂层材料为例研究多孔材料的力学性能。通过以上研究得出了如下结论:1.获取了生物衍生骨材料,发现生物衍生骨的密质骨为有孔洞连通的骨板结构,松质骨在靠近密质骨段呈丛状结构,在远离密质骨段呈开孔网状结构;对制备出的生物衍生骨材料进行了实验研究,表明密质骨沿周向分层开裂,松质骨的通孔孔壁首先破坏。2.提出了一种建立反映人体正常骨结构和力学性能的骨支架材料力学模型的方法,分别建立了反映人体骨组织三维形态结构和力学性能的桡骨骨支架力学模型与生物衍生骨骨支架力学模型,得到了它们的剪切模量与时间的关系。3.通过两个骨支架力学模型对骨支架材料的模拟分析和研究,发现最大应力会出现在横向通孔孔壁上,横向通孔孔壁首先被破坏;应力与应变之间表现为非线性粘弹性关系;通过线性拟合的方法得到了骨支架材料的整体刚度。4.分别建立了多孔铜-铝-氧化铝复合材料和随机生成孔隙的多孔钛合金/HA涂层复合材料有限元力学模型,通过有限元模拟分析得到了多孔铜-铝-氧化铝复合材料剪切模量与时间关系,其等效弹性模量与实验值接近;多孔铜-铝-氧化铝复合材料的压力与位移的关系、受力面的支反力与加载时间的关系都表现为非线性粘弹性关系;得到了多孔钛合金/HA涂层复合材料等效弹性模量与孔隙率、固体分形维数与孔隙分形维数的变化关系;得到了多孔钛合金/HA生物骨支架材料较符合自然骨力学性能要求的孔隙率范围与孔隙/固体分形维数范围。