生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的生物物理学分支。

生物力学的研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律，并加上描写物性的本构方程。生物力学重点是研究与生理学、医学有关的力学问题。

生物力学依据研究对象的不同，可细分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。

生物力学的发展简史

生物力学一词虽然在20世纪60年代才出现，但它所涉及的一些内容，却是古老的课题。例如，1582年前后伽利略得出摆长与周期的定量关系，并利用摆来测定人的脉搏率，用与脉搏合拍的摆长来表达脉搏率等。

1616年，英国生理学家哈维根据流体力学中的连续性原理，从理论上论证了血液循环的存在；到1661年，马尔皮基在解剖青蛙时，在蛙肺中看到了微循环的存在，证实了哈维的论断；博雷利在《论动物的运动》一书中讨论了鸟飞、鱼游和心脏以及肠的运动；欧拉在1775年写了一篇关于波在动脉中传播的论文；兰姆在1898年预言动脉中存在高频波，现已得到证实；材料力学中著名的扬氏模量就是英国物理学家托马斯·扬为建立声带发音的弹性力学理论而提出的。

1733年，英国生理学家黑尔斯测量了马的动脉血压，并寻求血压与失血的关系，解释了心脏泵出的间歇流如何转化成血管中的连续流，并他在血液流动中引进了外周阻力概念，并正确指出：产生这种阻力的主要部位在细血管处。其后泊肃叶确立了血液流动过程中压降、流量和阻力的关系；夫兰克解释了心脏的力学问题；斯塔林提出了透过膜的传质定律，并解释了人体中水的平衡问题。

克罗格由于在微循环力学方面的贡献获得1920年诺贝尔奖金。希尔因肌肉力学的工作获得1922年诺贝尔奖金。他们的工作为60年代开始的生物力学的系统研究打下基础。

到了20世纪60年代，一批工程科学家同生理学家合作，对生物学、生理学和医学的有关问题，用工程的观点和方法，进行了较为深入的研究，使生物力学逐渐成为了一门独立的学科。其中有些课题的研究也逐渐发展成为生物力学的分支学科，如以研究生物材料的力学性能为主要内容的生物流变学等。

中国的生物力学研究，有相当一部分与中国传统医学结合，因而在骨骼力学、脉搏波、无损检测、推拿、气功、生物软组织等项目的研究中已形成自己的特色。

生物力学的研究内容

生物的各个系统，特别是循环系统和呼吸系统的动力学问题，是人们长期研究的对象。循环系统动力学主要研究血液在心脏、动脉、微血管、静脉中流动，以及心脏、心瓣的力学问题。呼吸系统动力学主要研究在呼吸过程中，气道内气体的流动和肺循环中血液的流动，以及气血间气体的交换。

所有这些工作，包括生物材料的流变性质和动力学的研究，不仅有助于对人体生理、病理过程的了解，而且还能为人工脏器的设计和制造提供科学依据。生物力学还研究植物体液的输运。

环境对生理的影响也是生物力学的一个研究内容。众所周知，氧对生物体的发育有很大影响，在缺氧环境下生物体发育较慢，在富氧环境下发育较快。即使在短期内，环境的影响也是明显的。实验表明：在含10%的氧气、压力为一个大气压的环境中的幼鼠，即使只生活24小时，在直径为15～30微米的肺小动脉壁下，也会出现大量的纤维细胞。若延续4～7天，纤维细胞则会过渡为典型的平滑肌细胞，这无疑会影响肺循环中血液的流动。又如处于高加速度状态中的人，其血液的惯性会有明显的改变，悬垂器官会偏离原位，从而改变体内血液的流动状态。

在设计水中航行的工具时，经常需要考虑最佳外形、最佳推进方式和最佳操纵方式。由于自然选择，具有这些优点的水生物较易生存下来。因此，研究某些水生物的运动可以得到一些值得借鉴的知识。

例如，海豚是一种较高级的动物，它具有高效率的推进机制和很好的外形，特别是它的皮肤，分为两层，其间充满了弹性纤维和脂肪组织，具有特殊的减阻特性，在高速游动时能够保持层流边界层状态，这是因为它的皮肤对边界层中压力梯度变化十分敏感，能作适当的弹性变形以降低逆压梯度，因而在高速游动时，表皮能产生波状运动以抑制端流的出现。又如纤毛虫的运动是通过纤毛的特殊运动实现的，在人的呼吸道内也保持有这种低级生物的运动方式，即利用纤毛排除呼吸道内的某些异物。总之，研究大自然中生物运动的意义是很明显的。

人体各器官、系统，特别是心脏-循环系统和肺脏-呼吸系统的动力学问题、生物系统和环境之间的热力学平衡问题、特异功能问题等也是当前研究的热点。生物力学的研究，不仅涉及医学、体育运动方面，而且已深入交通安全、宇航、军事科学的有关方面。

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。

在近似分析中，人与动物骨头的压缩、拉伸、断裂的强度理论及其状态参数都可应用材料力学的标准公式。但是，无论在形态还是力学性质上，骨头都是各向异性的。20世纪70年代以来，对骨骼的力学性质已有许多理论与实践研究，如组合杆假设，二相假设等，有限元法、断裂力学、应力套方法和先测弹力法等检测技术都已应用于骨力学研究。

骨是一种复合材料，它的强度不仅与骨的构造也与材料本身相关。骨是骨胶原纤维和无机晶体的组合物。骨板由纵向纤维和环向纤维构成，骨质中的无机晶体使骨强度大大提高，体现了骨以最少的结构材料来承受最大外力的功能适应性。

木材和昆虫表皮都是纤维嵌入其他材料中构成的复合材料，它与由很细的玻璃纤维嵌在合成树脂中构成的玻璃钢的力学性质类似。动物与植物是由多糖、蛋白质类脂等构成的高聚物，应用橡胶和塑料的高聚物理论可得出蛋白质和多糖的力学性质。粘弹性及弹性变形、弹性模量等知识不仅可用于由氨基酸组成的蛋白质，也可用来分析有关细胞的力学性质。如细胞分裂时微丝的作用力，肌丝的工作方式和工作原理及细胞膜的力学性质等。

生物流体力学是研究生物心血管系统、消化呼吸系统、泌尿系统、内分泌以及游泳、飞行等与水动力学、空气动力学、边界层理论和流变学有关的力学问题。它一般将生物材料分为体液、硬组织和软组织，肌肉则属较为特殊的一类。

体液中以血液为研究的重点，主要研究血液的粘性和影响粘性的因素(如管径、有形成分和红细胞)，以及流动中红细胞在管系支管中的比积分配问题，红细胞本身的力学性质，红细胞之间的相互作用，红细胞与管壁的作用等。人和动物体内血液的流动、植物体液的输运等与流体力学中的层流、湍流、渗流和两相流等流动型式相近。

在分析血液力学性质时，血液在大血管流动的情况下，可将血液看作均质流体。由于微血管直径与红细胞直径相当在微循环分析时，则可将血液看作两相流体。当然，血管越细，血液的非牛顿特性越显著。

人体内血液的流动大都属于层流，在血液流动很快或血管很粗的部位容易产生湍流。在主动脉中，以峰值速度运动的血液勉强处于层流状态，但在许多情况下会转变成湍流。尿道中的尿流往往是湍流；而通过毛细血管壁的物质交换则是一种渗流。对于血液流动这样的内流，因心脏的搏动血液流动具有波动性，又因血管富有弹性故流动边界呈不固定型。因此，体内血液的流动状态是比较复杂的。

对于软组织，则以研究它的流变性质，建立本构关系为主，因为本构关系不单是进一步分析它的力学问题的基础，而且具有临床意义。对于硬组织，除了研究它的流变性质外，对骨骼的消长与应力的关系也进行了大量研究。

流体力学的知识也用于动物游泳的研究。如鱼的体型呈流线型，且易挠曲，可通过兴波自我推进。水洞实验表明，在鱼游动时的流体边界层内，速度梯度很大，因而克服流体的粘性阻力的功率也大。

小生物和单细胞的游动，也是外流问题。鞭毛的波动和纤毛的拍打推动细胞表面的流体，使细胞向前运动。精子用鞭毛游动，水的惯性可以忽略，其水动力正比于精子的相对游动速度。原生动物在液体中运动，其所受阻力可以根据计算流场中小颗粒的阻力公式(斯托克斯定律)得出。

此外，空气动力学的原理与方法常用来研究动物的飞行。飞机和飞行动物飞行功率由两部分组成：零升力功率和诱导功率。前者用来克服边界层内的空气粘性阻力；后者用来向下加速空气，以提供大小等于飞机或飞行动物重量的升力。鸟在空中可以通过前后拍翅来调节滑翔角度，这与滑翔机襟翼调节的作用一样。风洞已用于研究飞行动物的飞行特性，如秃鹫、蝙蝠的滑行性能与模型滑翔机非常相似。

运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学等研究人体运动的学科。用理论力学的原理和方法研究生物是个开展得比较早、比较深入的领域。

在运动生物力学的研究中，首先要建立人体力学模型，通常把人设想为由有限个以球铰联结的链系统。因为人体各相邻分体之间存在肌肉作用力，所以人体力学模型应是包含肌肉动力系统的特殊刚体系。人与动物的骨骼和肌肉的受力状态，如手提重物时手臂骨骼与二头肌的受力，脊柱与脊柱肌的受力等可用静力学方程求解。

在人体运动中，应用层动学和动力学的基本原理、方程去分析计算运动员跑、跳、投掷等多种运动项目的极限能力，其结果与奥林匹克运动会的记录非常相近。在创伤生物力学方面，以动力学的观点应用有限元法，计算头部和颈部受冲击时的频率响应并建立创伤模型，从而改进头部和颈部的防护并可加快创伤的治疗。

生物力学的研究特点

进行生物力学的研究首先要了解生物材料的几何特点，进而测定组织或材料的力学性质，确定本构方程、导出主要微分方程和积分方程、确定边界条件并求解。对于上述边界问题的解，需用生理实验去验证。若有必要，还需另立数学模型求解，以期理论与实验相一致。

生物力学与其他力学分支最重要的差别是：其研究的对象是生物体。因此，在研究生物力学问题时，实验对象所处的环境十分重要。作为实验对象的生物材料，有在体和离体之分。在体生物材料一般处于受力状态(如血管、肌肉)，一旦游离出来则处于自由状态，即非生理状态(如血管、肌肉一旦游离，当即明显收缩变短)。两种状态材料的实验结果差异较大。

在体实验分为麻醉状态和非麻醉状态两种情况。至于离体实验，在对象游离出来后，根据要求可以按整体正位进行实验，或进一步加工成试件进行实验。不同的实验条件和加工条件，对实验结果的影响很大。这正是生物力学研究的特点。
目的探讨人同种异体脱细胞骨的制备,生物力学特性及其临床应用效果.方法取新鲜人尸体髂骨,用20％过氧化氢和90％的乙醚脱去其细胞成分,制成需要的骨块.以同等大小新鲜解冻骨块作对照,在通用力学实验机上行抗压性、应变程度、移位程度及弹性模量等测量.选择37例先天性髋脱位,骨囊肿和内生软骨瘤的患儿行此脱细胞骨移植,随诊3～12个月,观察骨诱导和骨缺损修复的效果.结果组织学切片染色镜下观察见脱细胞骨保留较完整的骨小梁结构,无细胞残留.脱细胞骨的力学强度,抗压性与正常骨差别无显著性意义,但是弹性模量有所降低(P＜0.01).脱细胞骨在所有骨移植病例中显示良好的支撑效果和骨诱导成骨作用.结论脱细胞骨是一种制备简单、效果可靠的骨移植材料,具有良好的硬度,相容性和诱导成骨功能,可以成为理想的骨组织工程支架材料.

最主要的区别是研究的方向不同，采用的研究方式不同，研究的主要目标不同，用作的用途不同，所采用的仪器方式不同。生命力学一般会研究人体的骨骼血液以及身体分布情况。

生物学是研究生命现象规律的学科，生物力学是研究机械运动规律的学科，研究对象不同。

说的区别在于学说的区别，技巧的区别，知识性的区别，概括性的区别，传达主旨的区别，所以我觉得这两者本质上是有不同的，也有着内涵方面的一些细节区别，一定要注意区分。

　　早期的飞机在快速飞行时，机翼常常发生颤振，有时会因此造成折翼、堕机的严重事故。蜻蜓在飞行时却很平稳。科学家研究证明，原来蜻蜓的翅膀上有两块较厚的对称的翅痣，可以防止颤振的发生。于是飞机设计师们在机翼上的相应部分设置了两块仿型翼板。果然，改进的飞机快速飞行时就平稳得多了。这是现代科学—一生物力学研究成果在工业技术上应用的一个生动事例。
　　什么是生物力学
　　人们都知道自然科学中有力学和生物学，很多人并不了解还有生物力学。的确，按一般人理解，力学是研究物换星移、山崩地裂、江河奔流、机器轰鸣的非生命现象的；而生物学则是研究生命的起源、变异、遗传、进化等。两者似乎是“风马牛不相及”的。
　　其实不然。任何生命的发生发展都是和力的作用分不开的。因此，仅仅从生物学本身去研究生物体的结构，就会有许多问题得不到解答。于是，人们开始用力学的原理去探索各种复杂的生命现象。我国三国时代的名医华陀曾经提倡过“五禽戏”的拳法，说明他已觉察到摹仿各种禽类动作的受力方法，可以达到增强人的体质的目的。他的徒弟程普，照此方法练身，活到九十岁，牙齿不落一颗。意大利的伟大科学家伽里略已经发现人的骨头受力之后会变得粗壮起来。德国的生理科学家冯·海曼考察了许多生物尸骨，发现骨面微隆的骨小梁，排列的方向都很有规则。于是他拿了一块大腿骨请力学专家做应力实验。实验结果使冯·海曼大吃一惊：原来这些骨小梁排列的方向和骨骼受的主应力方向竟是完全一致，说明骨小梁隆起有一定走向，是因为受到应力作用的结果。现在，科学家们几乎把人体206块骨头一一研究过了，他们发现：凡是受力大的地方，总是骨骼质密而粗壮；而受力小的地方，总是骨骼质松而细小。此外，科学家们还从力学观点，研究了人体的皮肤、肌肉、血液以及神经系统等，证明了这些组织和液体的变化发展都和它们受力的状况有直接关系。于是这门以力学的观点和方法研究生命现象、或者从生物体中探寻力学规律并在科学和建设中加以应用的新学科——生物力学，受到人们广泛注意。
　　生物力学的分支和应用
　　生物力学是研究生命的力学，所以有时也叫做生命力学。它研究范围相当广泛，凡是生物学和力学相联系的部分，都是生物力学研究的内容。它的分支有几十种。而生物力学研究的所有课题几乎都和人类生活息息相关。例如：
　　研究骨头、血管、肌肉、皮肤等力学特性的叫做生物材料力学。它可以为研究人体的发展变异和制造人工脏器提供重要的资料和数据。
　　研究人体血液、淋巴、胃液、痰、唾液、关节液等的叫做生物流体力学。这种研究对于诊断人体疾病有很重要的意义。如通过测定血液或唾液中的粘滞阻力，可以断定是否有血液病或消化不良等。
　　研究人体运动时受力状况的叫做生物运动力学。这种研究可以指导人们正确地进行体育锻炼和体育医疗。例如打太极拳，在行云流水般的缠绕运动中，人体的皮肤、肌肉、骨头、血管、脏器、神经都处在受力变形之中，科学测定表明，这时人体新陈代谢、血液循环加快，因此有活血化瘀之效、益寿延年之功。
　　研究生物体的合理的受力结构，在科学和建设中加以仿制，叫做力学仿生。许多生物体在长期演化过程中淘汰了不合理的部分，使自己肌体达到最佳状况。对这些进行研究并加以利用，可以使我们的建设工作更加科学和合理。前面我们举了根据蜻蜒翅膀改进飞机机翼的例子。又如，过去的鱼雷前进速度较慢，因为它在行进中，周围产生大量湍流，增加了阻力。而海豚却游得很快。经过研究发现，海豚不仅有流线型体型，而且皮肤弹性好，高速游动时能适应水波状况作波浪式起伏，因而避免了出现湍流。于是人们仿制海豚皮蒙于鱼雷体外，大大增加了鱼雷的射速。又如树根符合应力最佳分布状况，经过科学家的研究，为设计高烟囱、电视塔等建筑物提供了很好的资料。
　　生物力学虽然是一门新兴学科，但它已经在医疗、体育、建筑、军事、宇航等各个方面显示了自己的生命力。生物力学的进一步发展，必将使人类的生产和生活进一步改观。

生物力学 （biomechanics ）生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。 生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。
分类有：生物固体力学
生物流体力学
运动生物力学

生物力学的研究要同时从力学和组织学、生理学、医学等两大方面进行研究，即将宏观力学性质和微观组织结构联系起来，因而要求多学科的联合研究或研究人员具有多学科的知识。