人工髋关节接触机制是研究其润滑与磨损问题的基础。文中以典型的金属对金属人工髋关节球面轴承为具体研究对象,基于所发展的球基弹性接触理论和有限元模型,通过等效改变髋臼相对股骨头的倾斜状态、对股骨头施加动态位移载荷以及改变股骨头接触面几何形态等方式来模拟分析髋关节在不同行走姿态下的接触力学行为,具体通过以下三个分析过程依次实现:(1)等效改变髋臼相对股骨头的倾角,分析关节假体在各种行走姿态下的接触效应,特别是针对髋臼相对倾角过大可能导致的边缘接触行为。结果表明髋臼倾角在较小范围内增加时,其最大接触压力呈下将趋势,接触面积有所增大;当髋臼倾角超过一定限度时,关节接触区域靠近髋臼边缘,接触压力分布形态发生较大变化,最大接触压力分布点改变,用于满足压力分布合力与外载荷的平衡。人工关节髋臼相对股骨头过大的倾斜状态极易引起不同的边缘接触现象;(2)动态模拟分析了人工髋关节在给定生理位移工况条件下的接触行为和可能诱发的边缘接触现象。数值模拟表明,人工髋关节在边缘动态接触过程中压力合力的垂直分力比非边缘接触情况要小,但相应的水平分力则随动态位移显著增大。动态边缘接触情况下,将导致股骨头向髋臼内侧产生相对滑动及附加磨损的可能;(3)利用相应程序代码对球基网格数据模型进行非球性重建,模拟分析不同髋臼相对股骨头倾斜状态下椭球面股骨头对球面髋臼这种非球几何特征的髋关节接触力学表现。结果表明,无论椭球股骨头取向如何,其在接触区域中心位置的平均曲率半径在一定范围内增加时,都能有效降低接触面的最大接触压力,同时接触面积随之增加。在同等载荷下,髋臼相对倾斜状态对非球面股骨头的接触压力峰值和面积影响较小,但压力分布有所不同。良好地控制人工髋关节的非球性,可以优化髋关节接触面的匹配程度,有利于改善关节的接触压力分布。关节的接触性能直接决定了其磨损润滑效果。研究髋关节接触力学效应对临床人工髋关节磨损评估提供了分析依据,通过合理调整接触面的几何形状可以改善关节的接触状况,同时关节产生的边缘接触问题需要引起临床外科和关节制造上的重视。