随着micro-electro-mechanical systems（MEMS）技术的兴起和发展，硅材料MEMS器件己大量应用于国防和民用产品。由于MEMS系统不可避免的进行某些机械运动或受到机械力的作用，因此对硅材料的力学性能也提出了更高的要求。一般的硅器件尺寸都非常小，此时材料力学性能呈现明显的尺寸效应。随着电子行业的发展和需求，大尺寸硅片的加工及单晶硅无损镜面的加工工艺将是研究的一个热点，而减少硅材料加工过程中的裂纹损伤则是提高表面质量的难点和关键点。本文用离散元法动态的模拟和分析加工过程中裂纹的生成与扩展。论文的主要研究工作有：　　 1.建立了描述单晶硅力学性能的离散元BPM（Bonded-Particle Model）模型，并采用单轴压缩试验、三点弯曲试验、单边剪切试验、单边切口梁试验及单轴拉伸断裂试验对BPM模型进行了校准，从而得到匹配单晶硅力学性能的BPM微观参数。　　 2.用离散元法模拟分析硬脆材料单晶硅力学性能的尺寸效应，并验证单晶硅BPM模型的合理性。　　 3.在所建立的单晶硅二维离散元模型上，对其压痕试验条件下的裂纹扩展进行了模拟，分析了不同压痕试验条件对裂纹扩展的影响；在进行单晶硅微切削过程的离散元模拟中,对不同加工条件下裂纹的数目及深度、切屑形成以及刀具前角的影响进行了讨论；单晶硅的压痕实验中观察了表面裂纹损伤，并与离散元模拟结果相比较，证明离散元模拟单晶硅压痕裂纹扩展的合理性；单晶硅的划痕实验证明二维离散元模拟切削过程的合理性。　　 通过以上研究证明将离散元应用到硅材料加工裂纹的研究具有一定的优越性，该文研究结果也为研究硅材料加工工艺提供新的手段。