许多具有微纳米结构的材料能够表现出相对于宏观传统材料更加优异的力学性能，且这些力学性能往往具有明显的尺寸效应。众多研究表明，这些微纳 米结构材料内部分布着大量的表/界面，而随着尺寸的减小，材料的比表/界面面 积不断增大。这些表/界面所引起的应变梯度效应与表/界面效应是产生这种力学 性能差异的重要原因。本文针对两种材料在微纳米尺度下结合所产生的表/界面， 通过分子动力学模拟与跨尺度力学理论，探究了材料在表/界面附近的力学行为 及其对材料整体的力学性能产生的影响，主要取得了以下研究成果： （1）建立了由 Al 和 Ni 组成的双材料纳米杆的分子动力学拉伸模型，提出 了分子动力学与有限元方法相结合以表征模型中的连续应力应变场的方法 （MD-FEA 方法），并与传统的通过离散的变形梯度法计算的原子应变以及原 子的维里应力相比较，验证了其准确性。这种方法同时解决了原子应变的计算 依赖于截断半径，以及原子应变，维里应力在表界面附近计算不准确的缺点。 运用这种新的方法，计算不同尺寸的双材料杆拉伸模型界面附近的应变场，揭 示了在均一载荷下，材料的应变在界面附近有明显的变化：在最靠近界面的原 子层处，材料由于原子错配产生规则的应变波动；而在更大的范围内，相同拉 伸载荷下，高应变材料 Al 在界面附近的应变降低，低应变材料 Ni 的应变则升 高。研究显示，界面影响区域的大小与界面面积正相关，且模型中心区域受到 界面的影响更为明显。同时，通过金刚石压头，Al 基体的纳米压痕模拟，对比 了不同方法计算的基体的应力应变场，进一步验证了 MD-FEA 方法的有效性。 （2）建立了考虑应变梯度效应的一维双材料杆拉伸模型，引入应变梯度特 征尺度以表征材料力学性能的尺寸相关性，探讨了新理论下边界条件的选取问 题，并通过界面无滑移和界面附近的应变能守恒的关系，引入新的边界条件进 行求解。结果显示，应变梯度特征尺度主要在界面附近对材料的力学响应产生 影响，界面附近的应变与远离界面的材料体内应变有明显的差异，距离界面越 近，应变的差异越大。应变发生显著变化的范围和应变梯度特征尺度相当。在 微米尺度上，随着材料特征尺度的增大，界面的影响范围也随之增大，从而对 材料整体力学性能的影响更为明显。而在远离界面处，材料的力学响应和传统 宏观材料一致，尺度效应基本不产生影响。通过引入等效模量和材料在界面区 域的应变能差值，作为衡量应变梯度效应大小的参量。研究结论表明，应变梯 度效应对模型的等效模量影响较小，但对界面能量差的影响明显。应变梯度特 征尺度越大，应变梯度效应越明显。 （3）协同考虑材料的应变梯度效应和表/界面效应，建立双材料杆拉伸的 跨尺度力学模型。引入材料界面附近应变能之和与传统理论下的差值，作为材 料在变形过程中产生的表/界面能，并引入表/界面能密度，探究其对微纳米材料的力学性能的影响。分析了表面效应和界面效应在变形过程中对整体表/界面能 产生的不同影响，并与应变梯度效应相结合，求解了界面附近区域的应变场。 分析了跨尺度理论下应变梯度效应和表/界面效应对模型等效模量与界面能量差 的影响。研究结果显示，在纳米尺度上，材料的表/界面能密度会显著影响材料 的等效模量和界面能量差。材料的界面能密度越高，材料尺寸越小，对材料性 能的影响越明显。而在微米尺度上，表/界面效应产生的影响远低于应变梯度效 应，应变梯度特征尺度越大，材料尺寸越小，对材料性能的影响越明显。而在 宏观尺度下，两者产生的效应均不明显。由此可知，应变梯度效应在微米尺度 上开始对材料力学性能影响，表/界面效应则在纳米尺度上发挥明显作用，并超 过应变梯度效应的影响。