关节软骨位于关节与骨头之间，依靠自身特殊的结构组成在膝关节活动中起着缓冲摩擦、传递载荷的作用。由于所处的生理部位力学环境复杂，软骨易损伤且难修复，其功能是否正常直接影响着人的行走活动，一旦损伤将会给人类生活带来不便，因此对其力学性能的研究极具重要意义。本研究对关节软骨的准静态力学性能进行了测试，并结合理论模型预测、有限元仿真分析了关节软骨不同层区的力学性能。本文对压缩作用下的关节软骨进行了蠕变和加载率力学行为测试，并结合数字图像相关技术对图像的处理，考察了恒定应力水平下软骨不同层区的应变值随时间的变化和不同层区的率相关性能，得到了关节软骨的宏观和微观力学性能。结果表明软骨不同层区的力学性能存在明显的差异，且力学性能具有率相关性，在受到压缩应力作用时，浅表层的应变变化最大，深层区最小，中间层介于两者之间，并且这些力学行为均与其组成结构密不可分。建立了关节软骨的蠕变和松弛本构模型来预测软骨的力学行为，并与测试结果进行了比较，结果发现预测值与实验值基本吻合。基于纤维增强多孔弹性模型建立了关节软骨的有限元模型并对加载率下的力学性能进行了仿真。该模型考虑了固液两相材料，并通过在单元节点中连接弹簧单元模拟了胶原纤维的力学性能，因此模型能够表示软骨的结构特点。通过仿真得到了不同层区的力学性能，并与实验值进行了比较，模拟结果与实验结果吻合较好。同时由模拟结果可以得出液相在软骨的承载机理中起着缓冲、承载等重要作用，其承载时的流动有助于实现软骨内部与外部的营养交换。因此关节软骨的承载机理和生理机制相互交织、相互影响。