金属玻璃具有特殊的性能，如高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性和低摩擦系数，极有可能取代很多传统材料，在需要高性能的材料领域获得重要应用。然而，金属玻璃在无约束条件下室温塑性很低，变形时产生的剪切局域化和应变软化大大限制了其在室温下的工程应用。因此金属玻璃的研究领域挑战既是技术性的，即提高金属玻璃机械的可靠性，又是基础性的，即发展一个不同于晶体位错的塑性变形理论。本文利用分子动力学模拟金属玻璃原子结构与变形行为，提出了中程序尺度的密堆团簇被松散连接包围的异质结构模型，研究了金属玻璃从弹性到塑性转变的结构特征、剪切带中的微观原子结构以及高宽比对剪切带原子结构的影响，并基于以上原子结构与变形的关系，把高压扭转应用到纳米金属玻璃，实现了金属玻璃中剪切转变的均匀合作流变。　　利用局域剪切应变的方法研究了Cu64Zr36金属玻璃在纳米尺度上的异质结构。发现1.5到2.5 nm大小的密堆团簇与中程序大小相当，这些密堆团簇由低密度的松散原子堆垛的连接区域所包围。密堆团簇主要由正二十面体和缺陷二十面体组成，而周围松散的连接区域中没有短程序特征，高分辨透射电子显微镜重现了模拟结果。　　利用分子动力学研究了金属玻璃Cu65Zr35从弹性到塑性的转变特征。伴随着塑性的出现，多面体结构的重排导致微观结构更加的不均匀性。同时贯穿相连的二十面体团簇网络的局部破坏引入一定数量的自由体积。提出原子结构模型可进一步解释金属玻璃从弹性到塑性的转变行为。　　分子动力学模拟Cu64Zr36金属玻璃剪切带的研究结果显示，相对于金属玻璃基体，剪切带中的原子运动杂乱无序，键对的饱和程度参数证实剪切带具有类液性质，这延伸了早期对剪切带的认识。在短程序方面，与基体相比，剪切带中以Zr为中心的团簇<0,2,8,5>显示了非常强的空间关联性，剪切带内<0,2,8,5>团簇构成的中程有序是剪切带的一个主要特征。分形结果证明<0,2,8,5>团簇网络具有类平面特征，形成了互相贯穿的剪切带的骨干结构。这种异质结构对于剪切带的机械不稳定性认识提供了原子结构上的解释。　　通过分子动力学模拟和实验研究了Zr基金属玻璃的高宽比对剪切带分布的影响。实验研究发现，随着高宽比的减小，多重剪切带形成，有效地抑制了贯穿剪切带，模拟再现了金属玻璃中剪切带演变的图像，解释了实验观察。当高宽比减小到一定程度，剪切转变区均匀地分散在整个模型中。　　利用分子动力学模拟研究了纳米尺寸的Cu50Zr50金属玻璃在高压扭转下的结构演变。结果表明，室温下通过高压扭转可以使纳米尺寸的Cu50Zr50金属玻璃实现剪切转变的协同合作。高压扭转可促使金属玻璃原子具有较低的五重对称性和更高的势能，使原子更容易参加剪切转变。扭转周期越大，剪切转变区的协作合作流变程度越大。室温下高压扭转条件下产生的明显流变为研究剪切转变的特性及其与变形行为的关系提供了平台。这项研究不仅在原子水平上研究了金属玻璃的高压扭转机理，也阐明了纳米尺寸的金属玻璃在较低温度下可以发生均匀流变。