近年来,随着航空航天、精密机械等产业的迅猛发展,对微机电系统需求量大幅增加,同时也对微机电系统提出了更高的性能要求。铜晶体材料被广泛应用在微机电系统中作为基本构件,其尺寸在微米及亚微米尺度。在该尺度下铜晶体表现出与尺度相关的力学特性,无法使用传统宏观力学进行解释。因此,为了提高微机电系统性能及可靠度,迫切需要对小尺度铜晶体材料的力学性能开展研究,研究其与尺度相关的力学特性,为微机电系统的设计提供理论及实验基础。针对小尺度下的材料仿真,离散位错动力学方法在拥有很高计算效率的同时,能分析晶体内部位错运动行为,是一种有效的介观尺度研究方法。然而,针对小尺度材料测试中常用的微拉伸、纳米压痕两种实验方法,在离散位错动力学层面上对其研究并不完备。本文中使用自主开发的离散位错动力学软件对这两种典型实验条件进行研究,对进一步了解小尺度铜晶体材料塑性力学特性的内在机理具有积极意义。本文首先基于2.5D离散位错动力学框架,结合ABAQUS软件的接触算法,使用MATLAB软件及PYTHON语言开发了小尺度下铜晶体离散位错动力学-有限元耦合计算程序。在该程序的基础上,开发相应的位错初始化模块、云图、曲线后处理模块。在自主开发的铜晶体单向拉伸离散位错动力学-有限元耦合计算程序的基础上,建立了铜晶体单向拉伸有限元模型。通过耦合计算,本文分析了铜晶体单向拉伸中的应力分布及内部位错运动机理。针对铜晶体厚度、取向两方面分别展开研究,揭示了影响铜晶体单向拉伸性能的内在机理。建立了铜晶体纳米压痕仿真模型,得到了纳米压痕过程中位错行为规律及压痕力-位移曲线。明确了纳米压痕力-位移曲线与位错增殖速度及平均间距两个因素间的联系,并从位错源密度、初始位错密度两个方面研究其对纳米压痕结果的影响方式。最后,本文对单晶铜进行纳米压痕实验,得到了单晶铜的力-位移数据。使用扫描电子显微镜分析压痕周围的表面形貌,使用透射电子显微镜分析压痕周围位错线的分布规律,通过高分辨率透射电镜在原子堆垛层面上观察位错的具体状态,验证了仿真结果的正确性。