纳米化材料具有独特的微观结构特征和优异的力学性能，研究和表征纳米化材料内部微结构特征对材料变形机制和宏观力学行为的影响，对于纳米化材料的应用和在微纳米尺度上进一步设计纳米结构材料具有重要意义。为了从细、微观层次进一步探索固体材料的强度和破坏机理，研究材料微结构特征和材料尺度效应对材料宏观力学性能的影响，本文将采用实验与数值模拟的方法对纳米化材料微结构特征和力学性能进行研究。所取得的研究进展包括：　　 ⑴研究了微、纳米晶多晶金属的微结构特征和变形机制，建立了具有规则晶粒形状和随机晶粒形状(Voronoi tessellation胞元模型)的两种准三维多晶体代表性计算构元。通过基于CMSG应变梯度塑性理论的有限元方法和粘聚力界面单元联合应用，对微、纳米多晶金属Ni晶粒内与晶界主导的变形模式的竞争关系，以及材料的微结构特征和材料参数对微、纳米多晶金属材料的尺度效应和整体强度与延性的影响进行研究。　　 ⑵通过研究孪晶铜材料内部孪晶/基体薄层微结构特征和变形机制，提出孪晶薄层强化带的概念，并利用CMSG理论刻画微纳米尺度的孪晶/基体薄层内不协调的塑性变形引起的强化和尺度效应。并对孪晶薄层材料参数、孪晶微结构分布和晶粒尺度等对孪晶铜整体强度和韧性的影响进行了系统的参数化研究。　　 ⑶通过对表层纳米晶铝(SNCA)材料微观组织特征进行显微观察，结合其微压痕实验数据分析，研究了SNCA材料的力学性能。建立了反映SNCA材料晶粒几何效应的微结构构元模型，采用应变梯度塑性理论对尺度效应和晶粒几何效应对SNCA材料微压痕实验结果的影响进行有限元模拟分析。