纳米结构金属材料具有优良的力学特性，被广泛应用于航空航天、高速列车、军用等领域。实验表明变化纳米结构金属的组分（微结构）会极大地影响金属的强度和塑性等力学性能。本文对由不同微结构元素组成的纳米结构金属建立细观力学理论模型，采用数值模拟方法定量分析各种微结构对材料强韧性能的影响。　　首先，我们在纳米结构金属的弹塑性理论模型中引入晶粒尺寸和晶体孪晶厚度的梯度场，探讨梯度纳米孪晶材料的力学性能。将计算结果和已有实验结果进行比较表明:本文建立的模型可很好地描述复合梯度纳米孪晶铜的弹塑性变形。通过改变纳米晶金属的晶粒尺寸为梯度变化，或在晶体内生成梯度纳米孪晶结构这两种方式，均可提高纳米金属材料的强度和塑性。　　然后，研究双模态纳米结构的力学性能。基于双模态晶粒尺寸分布的细观力学框架，建立复合材料塑性力学模型，探究此类双模态纳米孪晶结构金属的强韧特性。经过理论模型计算表明:随着晶体内孪晶距减小，材料的屈服强度不断提高，至峰值后下降;塑性性能则一直增强。通过调控粗晶相的体积分数可有效提高材料的塑性同时不大幅削减材料的强度。本模型可为如何组合不同孪晶距和晶粒尺寸以达到最佳力学性能的双模态纳米孪晶结构金属提供理论参考。　　与此同时，实验表明应变率和温度均影响纳米孪晶金属材料的力学性能，本文中在纳米孪晶金属塑性模型中考虑热激活流应力，得到纳米孪晶金属材料率相关、温度相关的弹塑性模型。计算结果表明:本模型可以很好地描述纳米孪晶铜金属率相关和温度相关的变形行为。可应用本模型对不同应变率和温度下的纳米孪晶金属材料的强度和塑性等力学性能进行相关预测。