随着微机电系统、微加工及微装配技术的发展,对材料的微观力学性能提出了越来越高的要求。硬度能够反映材料的综合力学性能,对产品强度设计、生命周期预测都起着关键性作用,纳米压痕硬度测量是衡量材料微纳米尺度硬度的主要手段之一。微纳米尺度实验易受加工和测量误差的影响,计算机仿真能够分析单一因素对压痕硬度的影响,能更好地理解微纳米尺度压痕硬度的变化规律而被广泛采用。采用ABAQUS有限元软件对压痕过程中硬度的变化规律进行了仿真研究,建立了用于微纳米尺度压痕测试的Berkovich、Vickers和圆锥压头模型和不同被测材料的有限元模型,设置了材料的各项弹塑性属性参数,根据压痕测试特征和网格变形情况,划分了被测材料网格,并采用了自适应技术对网格的扭曲变形进行控制,通过对被测材料和压痕过程分析,合理设定了分析步时间、加载条件和边界条件,对压痕硬度测试过程进行了仿真分析。利用Matlab实现Oliver-Pharr法、直接面积法、压痕功法等三种压痕硬度方法的计算,通过ABAQUS仿真不同压头形状、压头尖端具有不同圆弧半径、压头与被测材料不垂直、压头与被测材料间存在摩擦以及软膜硬基系统的压痕过程,得到了各种因素对压痕形貌、压痕过程做功以及不同计算方法得到的压痕硬度的影响规律。基于低阶应变梯度理论对压痕硬度测试过程进行有限元仿真,与经典塑性理论的仿真结果进行对比分析,得到考虑应变梯度时Oliver-Pharr法和压痕功法随压痕深度的变化规律。微纳米压痕硬度的有限元仿真结果表明Oliver-Pharr法受压头尖端圆弧半径、压头倾斜角度、摩擦以及基底效应的影响,计算得到的压痕硬度值偏离理想情况的压痕硬度值;压痕功法使用能量方法计算压痕硬度,对上述各种影响因素不敏感。