本文基于膝关节的生理解剖结构，通过商用有限元分析软件ABAQUS建立了包含股胫和膑股关节的二维矢状面有限元接触模型，模拟了自然和人工膝关节在 O°-90°屈膝过程中的二维弹性接触，研究了有无覆盖关节软骨和不同关节置换材料对膝关节中股胫关节接触包括股胫关节接触线及胫骨应力等生物力学参数的影响，对得到的各种应力曲线进行分析，做出了合理的解释。结果表明：由于自然关节覆盖着软骨层，使得膝关节获得一种摩擦系数比最好的人工材料要低许多倍的低摩擦抗磨损的支撑面的摩擦力，在屈膝过程中增大了股胫关节的接触线，减小了股骨屈膝所需要的力矩和胫骨应力，从力学角度解释了膝关节软骨对膝关节的保护作用，从而更加真实地描述了膝关节的力学接触机制。人工膝关节中，当胫骨采用相同的材料保证股胫关节相等的摩擦系数时，胫骨所承受的各种应力与股骨替代物的成分没有关系。当股骨替代物与骨的弹性模量愈接近，则人工关节的受力机制与自然关节愈接近。 本文对模拟过程中应用到的非线性、有限元基础知识和各种超弹性材料模型的本构方程也进行了简单的介绍，阐明了非线性和线性分析的主要区别。