肿瘤细胞的一个重要生理特征就是细胞周期失控，不受正常生长调控系统的控制，进行异常的增殖。无血管时期是肿瘤生长的早期阶段，对此阶段肿瘤细胞生长过程建模描述其生长分裂增殖过程对研究实体肿瘤形成的研究具有重要的意义。本文在现有对肿瘤细胞生长研究模型的基础上，将有限元方法应用到肿瘤生长模型中，构建了一个肿瘤细胞生长的3-D非线性有限元模型。相比于基于网格的模型，本模型在描述肿瘤细胞生长过程的形态变化更加灵活与真实。通过细胞的体积与面积来表示整个系统的能量，同时单元四面体网格节点的位移影响着细胞的体积和面积变化，以此通过能量最低原理推导出结点位移与系统能量的关系。通过求解结点位移与能量的非线性方程组，来控制细胞的生长，通过此阶段细胞生长分裂的特点，在细胞生长达到目标体积时候对进行母细胞网格进行划分，生成子细胞。在肿瘤细胞生长分裂模拟过程中可能出现单元网格挤压，拉伸过大等导致网格质量变差的情况，本文分别针对肿瘤体外侧（即与细胞外基质接触的区域）和细胞之间共享网格区域提出了不同的解决方案，在不影响或者尽量少影响模拟细胞的形态的前提下改善了整个网格的质量。在模型计算并行化设计方面，本文主要考虑基于共享存储的OpenMP多线程并行化方案，对单元计算装配，非线性方程的迭代求解，结点更新等方面均设计并实现了有效可行的并行化方案。利用并行化的BLAS（Basic LinearAlgebra Subprograms）来实现矩阵向量计算，减少模拟计算的时间，有效提高了计算效率。实验测试表明，本文模型能够正确地模拟细胞生长分裂过程，并行化方案能够有效减少整个系统的模拟计算时间。