关节软骨作为人体动关节处的重要组成部分，具有非线性、粘弹性等特点，其内部组织结构较为复杂，故具有不同于一般材料所特有的力学性能。在日常活动中关节软骨承受滑动和滚动载荷作用，故对该载荷作用下软骨不同层区的力学性能展开研究具有重要意义。研究结果可以为临床软骨疾病治疗和软骨缺损修复等方面提供依据，同时对人工软骨结构组成、人工构建、力学功能评价有重要意义。本文以猪关节软骨为研究对象，对关节软骨分别进行了滑动加载、滚压加载实验，在整个实验过程中利用数字相关技术对软骨的整个加载过程进行了图像采集，通过后期对采集到的图像进行处理，研究在不同加载条件下关节软骨各层区力学性能的变化特征。研究结果表明，软骨浅表层区的法向位移是最大的，深层区最小，中间层位于二者之间。在恒定的压缩量下，随着滑动、滚压时间的进行，软骨不同层区的法向位移都是先增大再略微减小；随着压缩量的增加，关节软骨浅表层、中间层、深层区的法向位移都增加；随着加载速率的增加，关节软骨不同层区的法向位移减小。随着加载次数的增加，关节软骨不同层区的法向位移都受到了影响。关节软骨受滑压、滚压载荷作用后，由于其内部复杂的组织和结构，各层区的力学性能出现差异。本文针对以上软骨实验，分别建立了关节软骨在滑动加载和滚压加载下的有限元模型。此模型考虑了固相和液相材料，并通过弹簧单元模拟了关节软骨中胶原纤维的力学性能，此模型的建立与真实关节软骨更接近。通过对不同加载速率、压缩量下的软骨进行力学模拟，得到软骨不同层区的力学性能，并与实验数据进行对比分析，模拟数据与实验数据基本一致，但仍存在部分差异，这主要是由于软骨内部复杂的组织结构造成的，软骨模型仍需要进一步完善，使理论结果更具有可靠性。本文从实验和理论的角度对关节软骨不同层区的力学性能进行了研究，为关节软骨临床疾病的预防与治疗提供了一定的理论依据。