粗粒化模型是一类用粗颗粒表示原子基团或者分子的计算机模型，它被广泛应用于大规模的分子性质模拟研究中。基于分子的具体结构和分子间的结合位置建立的极性颗粒模型可以准确地实现对生物大分子的粗粒化。它在对生物大分子力学性质和力学行为的模拟研究中具有许多优势，如模型相对简单、模拟的空间和时间尺度大、力学性质易于调控等。本文利用粗粒化模型对三类生物结构的力学行为展开了研究，分别是微管、磷脂膜和DNA。　　在对微管的研究中，本文首先建立了含有双向本征曲率的微管蛋白二聚体粗粒化模型，并验证了模型中对微管力学性能的准确调控，随后从两个方面进行了分析。第一方面是微管的静态力学性质，主要研究了以下几点内容:(1)微管的几何尺寸导致的双稳定状态转变;(2)微管的本征曲率增大导致的从管状稳定结构到开裂的转变;(3)微管的力学性质对临界开裂条件的影响;(4)微管的半径对临界开裂条件的影响;(5)微管中未水解蛋白对开裂的阻止作用。第二方面是微管的动力学性质研究，主要包括:(1)建立了含有尖端几何和力学效应的微管生长模型;(2)研究了不同生长条件下微管尖端形貌的演化;(3)研究了含多峰的尖端形貌的稳定性，指出了单峰的形貌更为稳定;(4)研究了不同尖锐程度的单峰形貌的稳定性，指出了平坦的形貌更为稳定;(5)模拟再现了微管生长周期的动力学不稳定性。　　在对磷脂膜的研究中，本文基于分子薄膜的拉伸性能，建立了显式包含熵弹性的磷脂膜粗粒化模型，并研究了:(1)薄膜的熔化温度和相变条件;(2)薄膜的面积压缩模量和弯曲刚度的力学调控;(3)本征曲率驱动下薄膜的闭合现象;(4)本征曲率驱动下闭合薄膜的形貌由球状向项链状的演化。　　最后，在对DNA力学行为的研究中，本文侧重研究了双稳态特性造成的尺寸效应，主要研究内容为:(1)建立基于DNA碱基间相互作用和骨架弯曲能的粗粒化模型，并模拟再现了拉伸曲线中的尺寸效应;(2)分析了DNA尺寸效应的成因，给出了与尺寸相关的DNA相图;(3)建立一般的三线段双稳态系统模型，分析了系统中的尺寸效应以及三相点随本构变化的演化规律。　　本文针对性地建立了微管、磷脂膜和DNA的粗粒化模型，实现了对生物分子力学性质的精确调控，并成功模拟研究了这些分子与结构的力学行为。本文创新性地提出了微管的双稳定性、尖端的屏蔽和加固效应、磷脂膜的熵弹性以及双稳态结构的尺寸效应等力学现象，并采用模拟和理论手段进行了分析，为相关的力学研究提供了新的思路和方法。