韧带是膝关节主要承载组织之一,起到稳定关节的限位作用,实际运动过程中需要不断承受拉伸、压缩等复杂载荷作用,对关节健康至关重要。精准测试韧带的力学性能对研发韧带替代材料、研究韧带损伤机理等具有指导意义。但是,目前研究主要集中在韧带的拉伸力学性能测试,韧带的压缩性能研究较少,尤其缺乏加载速率对韧带压缩本构关系影响的研究。另外,在对韧带力学性能研究中主要采用离体保存样本,但离体保存方法无统一标准,保存条件对韧带力学性能的影响规律仍不明确。针对上述问题。本文研究了韧带压缩本构以及冷冻保存时间对韧带压缩性能的影响规律。最后,针对韧带拉伸实验中试样夹持难问题,本文设计了锯齿状咬合型夹具,实现了对韧带拉伸力学性能测试。具体研究内容包括:首先,测试了新鲜髌韧带的压缩力学性能。在0.1%/s、1%/s、10%/s和100%/s 4个应变率下,进行单轴无侧限压缩实验和压缩松弛实验。结果表明随着应变率的增加,韧带在40%应变下的应力显著增加。使用Gent、Fung和Ogden三种本构模型,拟合不同应变率下的单轴压缩均值曲线,并结合应变率变量,建立率相关压缩本构方程。对不同应变率下的压缩松弛实验进行Prony级数拟合,并结合应变率变量,建立率相关压缩本构方程。其次,研究了冷冻保存时间对髌韧带压缩性能的影响,测试了经不同冷冻保存时间后,韧带的压缩性能。结果表明40%应变下的应力值在3天内持续增长并在第3天达到峰值,应力值为新鲜样本的5.77倍,随后开始下降,最终在18天后达到稳定,应力值为新鲜样本的2.47倍。通过扫描电镜、差示扫描量热法、免疫印迹法、二甲基亚甲基蓝比色法研究韧带力学性能变化的生物学机理,结果表明胶原蛋白交联程度的改变可能是影响压缩性能变化的主要原因。最后,以前交叉韧带为研究对象,进行夹持方法探索,设计锯齿状咬合型夹具,通过对该夹具夹持韧带拉伸过程的有限元模拟,讨论夹持进给量和锯齿齿形对韧带应力分布的影响。结果表明,通过合理设计锯齿倒角半径和夹持进给量,可避免试样在夹持阶段受压破坏或在拉伸阶段夹持部位滑脱,实现对韧带的拉伸力学性能测试。拉伸实验结果表明,韧带的抗拉强度为16.85±1.99 MPa,断裂伸长率为25.32±0.76%。