近年来的研究表明微纳米结构材料具有优异的力学性能，对其力学行为的研究和表征一直为力学领域的研究热点，尽管目前已有大量分析和模拟方法的提出，但是能够合理表征微纳米结构材料跨尺度行为的力学理论还尚在探索之中。本文针对能够同时计及应变梯度效应和表/界面效应的跨尺度力学理论，从物理表征和实验测量两个方面对该理论中的两类新增参量，即材料特征尺度和表/界面能密度进行了系统性的研究。主要研究工作及取得的成果如下:　　 （一）提出了一种表征材料参量的新方法，即通过将连续介质框架下的跨尺度力学理论与微观物理框架下的准连续方法进行能量和强度的等效，建立了材料力学参量与微观物理参量之间的联系，从物理上确定了材料特征尺度和表/界面能密度的值，通过模型验证和与实验及其它计算方法结果的对比，确定了该关联等效方法的有效性，开辟了获得力学参量的一种新途径。　　 （二）通过选取球体膨胀模型、薄板微弯曲模型和一维纳米线模型，分别获得了基于跨尺度力学理论的解答和基于Cauchy-Born法则准连续方法的解答，通过采用两种解答的能量和强度等效，进一步获得了针对常规面心立方(FCC)、体心立方(BCC)和密排六方(HCP)系列金属材料的材料特征尺度和表面能密度的参量值，结果与他人通过实验拟合以及分子动力学、第一性原理计算等方法得到的材料参数的取值相符合。同时得出结论，金属材料的特征尺度参量值的大小之间存在关系FCC＞BCC＞HCP;材料特征尺度与金属内部原子点阵结构及金属内部晶向排布密切相关;对于同种材料采用不同应变梯度理论所得到的材料特征尺度值相近。　　 （三）针对球体模型以及低维纳米材料模型，采用基于原子势的有限元方法（准连续数值方法）进行分析并将结果与跨尺度力学理论的解答进行关联，分别得到了金属材料和陶瓷材料的材料特征尺度参量值，与他人实验测量结果相吻合。在分析中发现，基于两种不同EAM势的有限元方法得到的结果存在一定差异，而对于不同模型采用同一种势计算所得的结果却相差不多，说明材料特征尺度与金属内部原子间的相互作用关系密切。同时，与基于Cauchy-Born法则和L-J势的材料参量表征结果比较，基于EAM势的有限元方法表征结果普遍比较稳定，基本不随应变变化，尤其是对于微弯曲的情况，可见对于变形模式相对复杂的模型更适合采用EAM势来表征其材料参量。通过引入内位移对基于原子势的有限元方法进行了修正，得到了氧化镁陶瓷杆件沿不同晶向单向拉压时的应力应变响应和材料特征尺度的范围，结果与实验或分子模拟得到的结果相符。　　 （四）分别针对金属薄膜/陶瓷基体和陶瓷涂层/合金基体两种体系的力学行为进行了实验研究和材料参量的确定。对于金属薄膜沿陶瓷基的撕裂实验，在传统界面模型的基础上，采用跨尺度力学理论分析了金属薄膜撕裂时界面分离强度的尺度效应，结果表明，断裂过程区可以作为刻划该尺度效应的重要指标，当其尺度在纳米量级时，界面效应对界面分离强度的影响不可忽略，同时，通过撕裂实验结果与理论预测结果的对比，确定了金属材料的特征尺度值，与已有结果符合较好，并发现对于金属薄膜沿陶瓷基的撕裂实验，材料特征尺度为小范围屈服情况下塑性区的尺寸。对于陶瓷热障涂层/合金基体结构的热失配失效机制的实验，采用热-力等效的实验设计思想，对不同热震温度后的试样进行三点弯曲实验以实现进一步的变形失配以致失效，通过观察涂层结构失效时的表面及侧面形貌，分析了脆性薄膜/韧性基体体系失效的分叉机制，进而获得了涂层基体间的界面能。