由创伤、疾病等原因导致的骨组织缺损给患者的工作和生活造成了极大的不便,骨组织支架修复技术因其材料来源广泛、术后恢复时间短以及术后并发症少等优点,成为治疗骨组织缺损最普遍、最有效的方法。骨组织多孔支架是用于修复人体骨缺损的形态和功能替代物,根据结构仿生学的要求,支架应具有与缺损骨表面轮廓高度一致的外部轮廓,利于更好地匹配其他部位,同时应具有与自然骨内部孔隙相似的三维贯通孔隙结构,以满足力学性能与生物性能的需求。根据骨组织多孔支架设计要求,探索多孔支架建模方法;基于有限元分析理论,提出优化设计方案,构建一条关于可控结构骨组织多孔支架的设计与优化路线,实现具有与人体缺损部位外形吻合和内部孔隙结构参数可调控相结合的骨组织多孔支架建模。论文主要从以下四个方面展开工作:首先,以有限元网格划分和CSG实体建模方法为基础,提出一种通用的骨组织多孔支架建模方法,通过该设计方法得到的多孔支架其外部轮廓能与骨组织外形相匹配,且内部结构可通过设计参数进行调控,为骨组织多孔支架的仿生建模提供一条新的技术路线和实现方法。然后,针对本研究设计的骨组织多孔支架结构特点,提出一种合理的多孔支架参数化建模方法,获取可用于仿真分析的多孔支架有限元模型。通过模拟支架真实受力情况进行有限元应力分析,探索出一种通过对支架进行局部加密以降低等效应力峰值的支架加密设计方法,通过有限元理论计算和测试实验验证该方法的有效性。其次,基于结构优化设计理论,根据本研究所设计多孔支架的特点,提出一种基于生物力学仿真和均匀应力准则的骨组织支架结构优化方法,运用该方法进行结构优化后的支架具有更加均匀的等效应力分布和更低的等效应力峰值,同时减小支架体积提高支架孔隙率,使支架结构更加合理。最后,针对本研究提出的多孔支架设计方法,提出基于网格映射的多孔支架设计系统的总体框架。在Windows系统中,利用Visual Studio 2013开发环境,结合Netgen和Open Cascade工具库,采用模块化设计思想完成系统的搭建。该系统主要包括四面体网格划分,支架参数化模型建立,支架实体建模以及优化后支架实体建模功能。