随着纳米加工技术的蓬勃发展，具有极高表面质量的熔石英材料在原子能、航空航天、雷达、导弹等工业领域得到了广泛的应用，特别是在光学领域，人们对熔石英表面和亚表面质量提出了越来越高的要求。然而，由于纳米加工与传统加工在加工尺度上存在着巨大的差异，并且对微观过程进行直接观测的难度较大，国内对熔石英材料纳米加工微观机理相关理论的研究一直较为匮乏，这已严重限制了熔石英等重要光学材料加工精度的提高。利用分子动力学仿真从原子层面研究熔石英的纳米加工过程以及缺陷的产生机理，并且从塑性变形的角度深入分析不同加工参数对加工过程和加工质量的影响，对于提高纳米加工技术的加工能力具有极其重要的现实意义。本文首先对分子动力学仿真在纳米加工领域的研究现状进行了较为全面的综述，研究了分子动力学仿真的基本原理和方法，并建立了基于Materials Studio的熔石英原子结构模型。分析了Rentsch等学者在纳米磨削仿真中所用的方法，确定了利用纳米压痕针尖压入和刻划仿真研究熔石英纳米级磨削过程的可行性。确定了适用于熔石英纳米磨削仿真的势函数及其他初始化条件参数，完成了仿真程序的编译和调试。其次，利用LAMMPS软件对熔石英的纳米压痕和刻划过程进行了分子动力学仿真；通过研究弛豫和压痕刻划过程中载荷、温度以及原子间势能的变化，揭示了纳米磨削加工的微观机理以及熔石英亚表层缺陷的形成转移机理；根据仿真数据的计算，对熔石英模型的有效性进行了初步验证和评估；再次，针对压痕刻划过程中熔石英材料的塑性形变，提出基于分子模拟可视化软件VMD的材料堆积量度、密度统计和可视化原子组态回溯三种分析表征方法；在此基础上，通过更改加工参数进行大量压痕及刻划仿真，得到了在不同刻划深度、针尖圆弧半径以及刻划速度等参数下熔石英材料的塑性变形规律以及它们对加工质量的影响；利用VMD对压痕刻划过程进行观察，从缺陷原子或原子团簇运动的角度分析了表面材料堆积和已加工表面的形成机理。最后，利用纳米压痕仪对熔石英试件进行了大量的纳米压痕实验，针对压痕过程中材料的塑性变形，提出残余深度和表面材料隆起量两种表征方法；通过改变预设载荷、预设深度和针尖速度等加工参数，研究了不同参量对熔石英塑性形变规律和加工质量的影响，并与仿真的结论相互验证；另外，还对针尖的几何形状以及循环载荷对材料塑性变形规律的影响进行了简要分析。