人工膝关节置换术是一种临床中治疗膝关节损伤与退行性病变的外科手术。随着人口结构老龄化趋势的加剧和青少年肥胖症患者数量的增多,接受膝关节置换术的人数逐年上升。术后膝关节的非正常运动与假体组件间应力水平的异常波动都会造成高分子聚乙烯(UHMWPE)垫衬的早期磨损,从而影响膝关节假体的正常使用寿命。首先,本文在建立下肢骨骼的几何模型与膝关节假体的几何模型基础上,按照膝关节置换术的临床规范,完成了人工膝关节的装配。之后,在有限元软件中完成了人工膝关节有限元模型材料属性的赋予、边界条件的设置与接触类型的定义。最后,通过有限元仿真的方法,研究步态过程中轴向载荷偏移不同角度时,膝关节假体的接触压力、接触面积与接触压力分布云图的变化。本文对不同工况下膝关节假体的接触压力,接触面积与接触压力云图进行比较,并对模拟结果进行分析。轴向载荷的偏移会造成膝关节假体组件间的最大接触压力数值、发生时刻与发生位置的改变。随载荷偏移角度的增加,股骨组件与高分聚乙烯垫衬上的接触压力均会增大。轴向载荷的偏移也会造成组件同侧髁间的接触面积改变,从而影响人工膝关节的稳定性。当轴向载荷发生偏移时,股骨组件和UHMWPE垫衬上出现了应力集中现象,同时,通过对比不同工况下的接触压力云图形状,发现载荷的偏移会引起组件间接触位置的改变。综上所述,载荷的偏移会造成假体组件间的接触压力、接触面积与接触位置的改变,也会使组件出现应力集中。如果人工膝关节长期处于上述不良的力学环境之中,会增加人工膝关节失效的几率。本文的研究为临床中关于人工膝关节早期失效的研究提供了参考,是对临床观察和标本实验有效的补充,并且也介绍了通过医用影像软件建立有限元模型的一般过程,为使用有限元法进行生物力学问题的研究提供了参考。