关节软骨作为人体关节处的重要组成部分,具有较低的弹性模量、较高的可变形性,可以有效传递载荷、缓冲吸震。由于关节软骨需要承受周而复始的压缩载荷,这些载荷会使软骨产生蠕变变形,蠕变变形的不断累积最终导致关节软骨的损伤。本论文主要基于对天然软骨在单轴和双轴拉伸载荷下的力学性能研究,仿生设计出贴合关节软骨力学性能的新型人工软骨支架,这对于解决现有人工软骨支架材料的力学性能,提高其使用寿命具有重要意义。本文以牛膝关节软骨为研究对象,开展单轴和双轴拉伸载荷下的蠕变-恢复实验,分析关节软骨的蠕变-恢复行为,探究关节软骨在单轴与双轴载荷下的准静态力学性能关系。结果显示,在单轴拉伸载荷下软骨表现为率相关性,软骨在相同的拉伸应变下,其拉伸应力随应变率的增大而增大。此外,在单轴拉伸载荷下关节软骨的蠕变应变随应力水平的升高而升高。关节软骨在双轴拉伸载荷下蠕变应变变化的趋势与单轴相似,随应力水平的升高,蠕变应变升高,但在双轴载荷下的蠕变应变小于单轴载荷下的蠕变应变,表明双轴应力状态对关节软骨蠕变的累积有约束作用。最后对关节软骨的蠕变-恢复行为,通过建立非线性粘弹性蠕变-恢复模型进行预测,结果发现预测值与实验值吻合良好。基于对天然关节软骨力学性能的研究,采用低温生物3D打印技术制备了Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸新型人工软骨支架。首先,探究了支架的孔隙率和亲水性等物理性能。其次,对支架开展准静态力学实验（率相关、应力松弛、蠕变实验）和动态压缩实验（棘轮实验）。结果显示,支架的杨氏模量和应力-应变曲线都表现出了率相关性,这与天然的关节软骨力学性能相似,都属于粘弹性材料;随着循环圈数的增加,支架的棘轮应变不断累积,说明支架的损伤程度也在不断累积。最后,通过CCK-8、Live/Dead细胞染色检测和扫描电镜观察,检测复合支架的生物相容性。结果显示,支架具有较好的生物相容性,并且毒性较弱,满足细胞在支架材料上的生存条件。考虑到软骨修复时界面整合较差,我们在已研制的人工软骨支架的基础上,采用冷冻干燥技术制备了骨软骨一体化支架,并测试了支架的力学性能和界面整合情况。结果显示,一体化支架的力学性能较好并且可以与软骨下骨整合良好,解决了支架与松质骨界面分离的问题。