随着微机电系统(MEMS)的快速发展,器件的尺寸越来越小,达到微米甚至纳米级。这些微纳米器件在工作过程中,由于尺寸的减小,接触过程中表现出与宏观机械接触不一样的特性。这些器件的微观接触特性直接影响到微纳米器件的工作性能和使用寿命,对微纳尺度下的接触研究对微器件的使用加工以及对整个微机电系统的发展都有极其重要的作用。本文的课题来源是导师的国家自然基金项目“微机械摩擦副接触力学行为多尺度耦合分析方法研究”,同时结合微机电系统中微机械接触问题进行了研究。首先采用分子动力学方法模拟单晶铜纳米尺度的平面—平面纳米压痕过程,研究了纳米尺度条件下的平面副的接触特征。考虑到在实际的接触过程中,材料表面往往存在大量的缺陷,所以采用分子动力学的方法模拟了刚性半球体在单晶铜缺陷表面的滑动摩擦过程,研究表面微凸体对滑动摩擦过程的影响。对用宏观材料的力学特性,研究过程中一般认为是各向同性的,但是对于微观纳米尺度下的晶体材料,由于接触过程中晶面晶向的不同对材料的力学性能和变形都会产生影响。本文采用分子动力学方法模拟单晶铜三个不同晶面条件的纳米压痕过程,研究其力学特性及晶体内部的位错变形情况,证明了晶体铜在纳米尺度下的各向异性。分子动力学模拟可以很好的模拟纳米尺度下的接触滑动摩擦过程,但是受到模型尺寸和计算机计算能力等因素的限制。多尺度耦合方法通过将分子动力学方法与有限元法耦合,可以有效的克服分子动力学的不足。本文对多尺度耦合方法进行了探讨,并采用多尺度方法中的准连续介质法(QC),模拟研究了单晶铜两凸台平移接触过程。对于微尺度的纳米接触过程的研究,计算机模拟结果还需要通过具体的实验来验证。本文采用纳米压痕仪和原子力显微镜(AFM),通过纳米接触实验,研究纳米尺度下单晶铜的纳米压痕和滑动摩擦行为,同时研究了单晶铜不同晶面对纳米压痕和纳米划痕的影响。