手性生物材料由于其独特的力学特点和结构,普遍展现出不同寻常的材料特性和力学行为。丝瓜、葫芦等攀附植物卷须,在几何形态上具有螺旋形貌,能够承受较大变形,可以攀附支撑物帮助植物获得阳光。攀附植物卷须、木材、肌腱等生物材料在分子、微观和宏观尺度上具有手性微结构甚至多级手性结构。其优异的力学性能主要来源于多级手性微结构的协同效应,其中由螺旋微结构构成的手性纤维对纤维复合材料的良好力学性能有重要影响。目前手性微结构如何提高生物复合材料性能的机制还不清楚。研究手性生物材料的结构-性能关系不仅有助于加深对手性生物材料的了解,还启发我们设计和构造基于手性微结构的先进功能材料。本文针对丝瓜卷须结构特点,构建了卷须双稳态螺旋拉伸的有限元模型,模拟了丝瓜卷须受拉变形过程,研究了卷须螺旋结构对其力学行为的影响。通过丝瓜卷须的双稳态螺旋结构的拉伸实验,结合电镜下观察到的卷须微结构及其有限元模拟结果,分析了卷须微结构对卷须材料性能的影响,揭示了卷须的结构-性能关系。结果表明,攀附卷须的优异力学性能来源于宏观的双稳态螺旋结构和微观的纤维素螺旋结构的共同作用。其次,基于攀附植物卷须和木材等材料微结构特点,建立了手性纤维复合材料中手性纤维拉拔过程的有限元模型。通过将螺旋纤维丝嵌入到细长圆柱纤维内构成复合的手性纤维,手性纤维-基体界面采用粘聚力单元。研究了螺旋纤维丝微丝角以及螺旋纤维丝-基体弹性模量比对于手性纤维拉拔行为的影响。通过拉拔过程的力-位移曲线分析了手性纤维对生物复合材料性能的影响,并考察了手性纤维-基体界面的应力变化。针对肌腱等生物组织和材料可以发生较大轴向拉伸变形的情况,建立了手性纤维复合材料纤维拉拔的超弹性有限元模型,模拟手性纤维在超弹性基体中的拉拔行为。研究了在较大变形下,手性纤维的超弹性、螺旋纤维丝的初始微丝角以及弹性模量等因素对其拉拔行为的影响。另外,考察了基体超弹性对复合材料性能的影响。