中国每年因骨折而入院治疗的人数超过60万,准确的评估骨折患者的愈合情况不仅有助于医生开展后续治疗,也有助于病人提升术后生活质量。尽管目前已经发展出了许多种类的骨折愈合评估方法,但是这些方法主要依赖于人的主观经验判断,判断结果可靠性不高,甚至有些方法本身对人体就是有害的。事实上,目前尚且没有一个定义骨折是否愈合的完美方法。基于生物力学的观点,骨折愈合的过程可以描述为骨折处骨痂的强度与刚度的稳步提升,当愈伤骨可以承受与完好骨相同的外荷载时即可认为骨折愈合完成。通过骨折处局部刚度的变化可以很好的监测骨折的愈合程度,但是测量局部刚度十分困难,不具备实用性。因此在临床研究上,一些医生和学者使用容易测量的整体刚度代替局部刚度去评估骨折愈合,但随即引出了一系列关于整体刚度能否准确评估骨折愈合程度的争论。本论文通过建立简化的理论模型研究骨折处骨痂刚度与整体刚度的变化规律和他们的灵敏性,并通过有限元分析进行验证和推广。同时本文引入结构工程中基于动力指纹损伤检测的技术,探讨生物力学骨折愈合评估的新方法。通过对简化股骨模型的理论分析和有限元模拟,结果表明在骨折愈合的早期整体刚度能非常灵敏的反映骨折处骨痂局部刚度的变化,并随着局部刚度的增加而快速增加。在骨折处局部刚度仅为完好骨的15%时,愈伤骨的整体刚度上升并超过了完好骨的90%。在此之后整体刚度增长的速度迅速放缓,几乎无法捕捉局部刚度的变化。本文为研究整体刚度和骨折愈合的关系提供了一个理论框架同时,本文介绍了三种经典的动力指纹损伤识别方法,即模态应变能变化率、模态曲率差损伤因子和柔度差曲率损伤因子,并通过对人工复合股骨的模态试验和有限元模拟研究了三种动力指纹指标对骨折愈合的灵敏度。这三种方法都具有操作性好,灵敏性高和抗噪音强的特点。试验和数值模拟的结果均表明其他两种动力指纹都能准确的识别出骨折的位置,但是动力指纹与骨折愈合程度之间的变化关系存在的两个阶段,即动力指纹对骨折早期愈合的变化十分灵敏,后期灵敏度下降。模态应变能变化率和模态曲率差因子是潜在的骨折愈合评估手段。但是柔度差曲率因子的识别效果较差,出现了多波峰的情况。