表面接触和摩擦特性决定着许多机器的工作特性,尤其是可靠性和安全性,一直是国内外学者的研究热点,而减弱和改善两接触表面间的摩擦和磨损问题不仅能够节约资源和能源,而且对建设低碳型社会有着重要实际意义。实际接触界面是不光滑的,包含了许多纳米尺度的微凸体。塑性变形可以发生在微米级也可以发生在纳米级,且当微构件间隙处于纳米级时,极易产生黏着,而这些纳米级微凸体因尺度太小,以致传统连续介质理论模型已无法刻画重要的原子和分子现象,必须以分子和原子为构造的粒子体系为研究对象来研究纳观尺度接触和摩擦行为特性。本文采用分子动力学法研究纳观尺度黏着接触与摩擦问题,考虑了纳米尺度黏着力的存在和单晶铜基体弹塑性变形,以及晶体各向异性的影响,动态模拟了金刚石压头与单晶铜基体的黏着接触与分离过程和黏着接触与摩擦过程。同时,比较分析了基体内含球形空洞缺陷的半径和深度对接触力、空洞坍塌剧烈程度、能量耗散、原子间势能的影响,探讨了形状各异、大小不同的粗糙峰(半球形和圆锥形)对单晶铜基体弹塑性变形、接触力、摩擦力的差异性。研究结果表明:在黏着接触与分离过程中:压头尚未与基体接触时,因黏附力影响易使压头与基体发生“突跳”黏着接触现象;压头与基体分离后,因黏附力的影响,压头与基体发生黏着滞后现象和基体部分原子被黏附于压头底表面上。而且,接触力随压头曲率半径增大而增大,以至黏附力也越大,越容易发生黏着接触失效形式。单晶铜基体内含球形空洞缺陷下,观察到明显的空洞坍塌过程,空洞缺陷的存在会软化基体材料。相同空洞深度时,空洞半径越小,压深与接触力曲线的斜率越大,使得基体所承受的动载荷也越大,最终导致空洞发生坍塌程度更剧烈,也使得基体发生能量耗散越多。相同空洞半径时,空洞深度越小,基体更容易因提前受动载荷影响较大而导致其发生坍塌,削弱基体抵抗弹塑性变形能力,基体发生能量耗散越少。在黏着接触与摩擦过程中:两接触表面的不同粗糙峰形状大小对基体弹塑性变形影响具有差异性,半球形粗糙峰比圆锥形粗糙峰对基体的弹塑性变形和接触力与位移曲线变化率都要大。另外,位错环的出现表明基体已开始发生塑性变形,且位错环越大,塑性变形越剧烈。