水墨艺术的数字实现是计算机科学和中国传统艺术相结合的新的研究领域，无论在技术还是艺术层面上都有着深远的意义和影响。毛笔行为仿真是中国传统水墨艺术数字实现的关键之一，本文主要就基于毛笔物理特性的毛笔模型的建立与实现进行了研究与开发。 本文在分析了毛笔物理特性和总结已有的虚拟毛笔模型的基础上，针对毛笔笔毫从根部到尖部呈渐变状态的物理特征，提出了一种渐长型弹簧-粒子模型来表征其几何特点。在几何模型的基础上建立了毛笔的动态模型，就毛笔的受力进行了分析，并建立了毛笔的动力学方程。然后，采用Verlet数值积分方法对其数值计算进行了优化，在确保稳定性的同时，提高毛笔模型仿真的计算效率。 本文为了验证本文所建立的毛笔模型的有效性和仿真效果，进行了仿真实验研究。借助于DirectX的平台下的Direct3D图形API接口，对文中所提出的渐长型弹簧-粒子模型建立了仿真实验系统。用户使用鼠标进行作画，随着位置及压力值的不同，毛笔呈现出不同程度的形变，且可以在虚拟宣纸上绘制出具有水墨特色的艺术作品。 实验结果表明：文中所提出的基于特征的渐长型弹簧．粒子模型，更符合毛笔及其行为的物理属性，能充分的表征出笔毛从尖部到根部的硬度变化及变形行为，从而在毛笔行为仿真中，能更好地体现出毛笔行为的真实感。本文所建立的毛笔行为模型可广泛地应用于中国水墨画及其书法的数字实现中，能有效地提高毛笔行为仿真的真实性和实时性。同时，为水墨艺术的特殊效果的动态仿真，如，“飞白”和“枯笔”等，提供了一种数字仿真的实现思路与手段。