目前,对微机电系统制造技术的研究已较为完善,而对纳机电系统加工机理的研究仍存在大量空白。纳米尺度下的尺寸效应、表面效应使纳机电系统具有与宏观尺度机电系统所不具备的特性。然而,目前对纳机电系统的研究仍处于理论层面,这主要是由于对纳机电系统的研究需要极为苛刻的实验条件及实践基础,这些因素限制了对纳机电系统力学特性及加工机理研究。本文基于分子动力学理论,构造纳米金属材料模型并通过模拟材料加工变形过程,从原子尺度对纳构件的力学性能和变形机理进行研究。本文基于LAMMPS软件对铜铅合金块体进行拉伸模拟,获得了不同时刻合金模型及其微结构的力学参数。同时,对多晶体块体进行扫描探针的压痕及刻划仿真。揭示了金属材料在拉伸及刻划加工过程中,材料及内部微结构的变化机理。结果表明:具有高活化能、过渡态原子排布、高应力梯度的晶界结构更易产生缺陷;低维数的三叉晶界、顶点团在加工过程中承载更高的内应力;第二相合金元素能够抑制材料内部缺陷的产生,提高材料的韧性;多晶铜加工过程中缺陷主要由探针刻划作用引起并由探针局部区域产生,这与金属拉伸过程有所不同。其次,采用Voronoi方法分别建立了不同晶粒度的铜铅合金模型,分析合金的Hall-Petch效应并对铜铅合金材料特性进行研究。铜铅合金的晶粒尺寸在100 nm以内,纳米晶体晶粒细小、晶界体积分数大,晶界具有较高活化能。合金各晶粒之间存在明显的压应力及切应力作用。模拟了铜铅合金拉伸变形过程,结果表明,晶界结构在合金的力学特性中起重要作用。具有较高活化能及应力梯度的晶界结构更易使位错缺陷成核;位错在晶粒内沿滑移系运动但无法穿过晶界向相邻晶粒内部扩展;具有较低维数的微结构在这一过程中承载较高的内应力。另外,第二相元素能够使金属材料的强度及韧性等特性显著提升。最后,采用Voronoi方法建立了多晶铜压痕及刻划模型。通过模拟探针对多晶铜表面的压痕及刻划作用,结合多晶材料内应力分析,研究金属材料在纳米尺度下的变形机理。结果表明,多晶铜受力沿探针运动方向变化明显,其余方向受力较低;多晶铜加工过程伴随能量的累积和释放,同时伴随着位错的成核和滑移;与合金拉伸相似,具有较低维数的微结构在加工过程中承载较大应力。无论拉伸或加工过程,金属变形均以位错滑移机制为主,具备Hall-Petch效应。