膝关节为人体最大且构造最复杂的关节。人在整个生命周期中对膝关节的使用非常的频繁,其中膝关节软骨在膝关节活动中起重要作用,其主要功能为稳定膝关节,传递膝关节负荷力,缓解压力。在压力作用下,膝关节软骨被压缩,解除压力,又可伸展,类似于弹性垫的效果,可以保护软骨下的骨骼不受破坏。在强力骤然运动时,膝关节软骨发生冲撞和摩擦损伤的概率很大,膝关节软骨的动态力学性能是关系到膝关节功能是否正常运行的一个重要力学指标,对建立膝关节软骨损伤的精细化仿真模型以研究膝关节软骨损伤机理具有重要意义。与关节软骨在准静态条件下的力学性能相比,人们对其动态力学性能的研究较少,这是因为生物软组织材料在动态加载条件下的力学测试难度很大。鉴于此情况,本文在传统霍普金森压杆实验系统的基础上发展了一套能准确测试关节软骨动态力学性能的霍普金森压杆实验技术,成功获得了关节软骨的动态压缩应力-应变曲线,并发展了 ZWT本构模型,从而得到了能够准确描述关节软骨在很宽应变率范围内力学性能的非线性粘弹性本构模型。关节软骨的力学性能与其所在生理部位关系较大,而与物种关系不大。由于人体膝关节软骨获取困难,而猪膝关节软骨与人膝关节软骨在材料本构与参数属性上有相类似之处,故可用猪膝关节软骨代替人膝关节软骨对膝关节软骨的动力特性进行研究。本文选取新鲜的猪后腿膝关节处关节软骨作为研究对象,首先利用电子万能疲劳试验机对其进行了准静态压缩测试。实验结果表明关节软骨具有明显的粘弹性性质和应变率效应。本文针对膝关节软骨这种软物质在传统霍普金森压杆实验测试中存在的试样两端应力无法平衡及透射信号弱的问题,提出了相应的改进措施,并采用改进后的分离式霍普金森压杆对猪膝关节软骨进行了不同应变率下的冲击压缩实验,获得了成年猪膝关节软骨在五种应变率下即500s-1、1000s-1、2000s-1、2700s-1和3500s-1的应力-应变曲线,分析了应变率对关节软骨动态力学性能的影响。本文对不同猪龄膝关节软骨进行了生化成分测定,并根据霍普金森压杆实验技术获得了 3种不同猪龄膝关节软骨在应变率3500s-1的应力-应变曲线,探讨了不同年龄关节软骨生化成分对关节软骨动态力学性能的影响。本文以ZWT本构模型为基础,发展了一个更适合生物软组织材料的本构模型。通过对实验数据进行拟合得到了模型中的材料参数,得到了膝关节软骨ZWT本构模型,可用于描述关节软骨在准静态及高应变率下力学性能的非线性粘弹性本构模型,拟合结果与实验结果重复性好,可为以后膝关节的有限元仿真提供关节软骨的材料参数。