Faits: A. Victime d'un accident de la circulation le 23 janvier 2002, lors duquel elle a été renversée par un automobiliste, G._, née en 1959, a été traitée pour une fracture trifocale de la jambe droite et une fracture bitubérositaire du plateau tibial gauche. En raison des troubles post-traumatiques, elle a déposé le 26 août 2003 une demande de prestations de l'assurance-invalidité. Mère de trois enfants (nés en 1987, 1990 et 1992) et sans formation professionnelle, l'assurée n'exerçait pas d'activité lucrative. Dans le cadre de l'instruction, l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après : office AI) a recueilli l'avis des médecins traitants, dont celui du docteur D._, spécialiste FMH en médecine interne et en maladie rhumatismale. Dans un rapport du 26 février 2004, ce médecin a constaté une diminution de rendement d'au moins 50 % dans les tâches ménagères au regard des limitations fonctionnelles qu'il retenait (position assise de 5 heures par jour au maximum, position debout 1⁄2 heure par jour, même position du corps limitée à 2 heures par jour, port de charges maximum de 5 kg, parcours à pied de 500 mètres par jour, pas de position à genoux ou accroupies, pas d'utilisation des deux bras/mains, pas de déplacements sur sol irrégulier ou en pente). L'enquête économique sur le ménage a révélé une incapacité de 55,75 % dans les activités habituelles de l'assurée (rapport du 10 novembre 2004). Une expertise pluridisciplinaire a été confiée au Centre X._, d'où il ressortait que l'intéressée, qui avait entre-temps subi une arthroplastie totale du genou gauche, pouvait exercer un travail sédentaire avec de petits déplacements et sans port de charge (rapports des 16 février 2006 et 26 mai 2006). Le 26 février 2008, annulant un premier projet de décision du 10 août 2006, l'office AI a rendu un deuxième projet de rente, que l'assurée a contesté; à cet effet, elle a produit un rapport du 22 février 2008 du docteur C._, médecin adjoint au service d'orthopédie et traumatologie de l'Hôpital Y._, qui mettait en évidence une fracture lente au genou droit impliquant une marche avec deux cannes anglaises. L'office AI a alors mandaté le docteur S._ du Service médical régional AI (SMR), spécialiste FMH en chirurgie orthopédique et traumatologie de l'appareil locomoteur, pour qu'il effectue un examen clinique orthopédique. Constatant que l'intéressée pouvait exercer un travail assis, sans port de charges avec de courts déplacements, sans travaux penchée en avant ou en porte-à-faux, sans position accroupie ou à genoux, en évitant les escaliers, les positions debout statiques, les marches à plat de plus de 10 minutes, ce médecin a fait état d'une capacité de travail exigible de 50 % dans l'activité habituelle et de 75 % dans une activité adaptée (rapport du 10 décembre 2009). Par décision du 29 mars 2010, l'office AI a alloué à l'assurée une demi-rente d'invalidité du 1er janvier 2003 au 30 juin 2005, puis une rente entière du 1er juillet au 30 novembre 2005, et à nouveau une demi-rente dès le 1er décembre 2005, calculée sur la base d'un taux d'invalidité de 56 % à compter de cette date. B. L'assurée a déféré cette décision au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales; dans ce cadre, elle a produit un rapport du 27 septembre 2010 du professeur F._, chef de service auprès du département de chirurgie de l'Hôpital Z._. Le Tribunal cantonal l'a déboutée par jugement du 7 mars 2011. C. G._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont elle demande, sous suite de frais et dépens, la réforme en ce sens que lui soit reconnu le droit à une rente entière d'invalidité, subsidiairement le droit à un trois quarts de rente, sur la base d'un taux d'invalidité d'au moins 75 %, respectivement 60 %, les rentes complémentaires pour enfant devant être adaptées avec effet rétroactif. L'office AI conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer. 