变形仿真是利用计算机技术对物体受力变形过程进行的模拟，要求精确性及实时性。有限元方法有着深厚的物理背景，尤其适用于需要提供精确形变仿真的场合，如虚拟手术仿真等，唯一的缺点是计算量较大。虚拟手术的出现给医生带来了更多的手术资源、更短的培训周期和更低的培训成本。由于活体组织的获取极为困难，角膜虚拟手术成为当今虚拟手术领域中迫切需要发展研究的对象。首先，本文参数化构造了一种人眼有限元模型，利用它进行了眼内压加载、手术器械接触及针刺仿真；然后，为提高仿真速度，对人眼模型进行简化，建立了局部有限元计算模型及混合模型；最后，构建了人眼角膜质点弹簧模型，并对比了有限元模型与质点弹簧模型仿真的真实性及实时性。研究最终目的是为角膜虚拟手术提供合适的变形仿真模型。论文主要研究内容如下：（1）综合分析了虚拟手术的硬件组成、软件组成及关键技术，具体研究了虚拟手术中利用有限元实现形变模拟的原理及计算模型。（2）研究了人眼的生理结构及力学特性，基于临床平均数据建立了较完整的人眼三维有限元模型，实现了模型在不同眼内压加载仿真，并与实验数据对比，表明该模型可以准确仿真角膜形变。（3）提出了构造局部计算模型的方法，有效降低了实时仿真计算量。研究建立角膜及部分巩膜的局部有限元模型，并权衡计算精度及计算耗费对模型进行了优化，提高了角膜手术接触变形仿真速度；根据角膜手术在特定区域切割、缝合且形变量小的特点，构建了相应的混合有限元模型，降低了针刺过程仿真的计算量。（4）利用CHAI3D虚拟现实软件框架，基于改进的质点弹簧模型建立了角膜模型并实现了形变仿真，对质点弹簧模型与有限元模型作了真实性与实时性比较。结果表明，虽然质点弹簧模型实时性优于有限元模型，但是不能表现真实的角膜生物力学特性，本文建立的有限元模型更适用于角膜手术仿真。