在使用金刚石单点车削工艺对单晶硅进行纳米加工过程中,存在着脆塑转变现象。单晶硅在塑性去除模式下,能够获得较好的表面质量;而在脆性模式下去除,加工表面会出现裂纹、凹坑等缺陷,严重影响单晶硅的表面质量和使用性能。本文主要利用分子动力学方法,探究脆塑转变过程中切削力与微结构演化关联性,能够加深对脆塑转变机理的认识。首先,为模拟纳米切削过程,分析了单点金刚石切削工艺的切削加工过程,建立了未变形切屑厚度恒定的单晶硅纳米切削正交切削模型。接着,分析了单晶硅纳米切削脆塑转变的临界条件,从未变形切屑厚度、径深比、切削力主导角度探究了切削模式的临界标准,得出临界切深为9nm、径深比为0.3左右。从而,提出了切削力的主导地位的转变导致了脆塑转变的发生这一观点。其次,针对单晶硅的塑性去除过程,通过径向分布函数和识别金刚石方法,分析了塑性去除过程中微结构的演化特征,探究了塑性去除过程中应力变化情况。接着,分别对切屑层和已加工层采用分区研究的方法,计算了区域应力的大小,进一步解释了材料去除的应力学本质。提出了平均主切削力的计算方法,探究了切削力对微结构演化的作用机制,发现了相变原子从产生到运动都是在相对较小的切削力和压应力的直接作用下形成的。随后,针对单晶硅的脆性去除过程,从类剪切带区域形成机理角度,分析了脆性去除微结构演化的实质,计算了脆性去除过程中区域应力值,得出了应力是类剪切带区域形成的关键因素。提出了脆性去除模式下平均主切削力计算方法,探究了切削力在类剪切带区域形成过程的作用机制,分析出了较高的切削合力导致了较大的混合应力,克服了材料的抗压强度导致了类剪切带区域的形成。最后,探究了未变形切屑厚度、刀具前角、单晶硅晶向三个关键因素对切削过程中相变分布、切屑形成以及切削力的影响,说明了切削力的变化特征是恒定的。同时计算了单位平均切削力,结合纳米刻划实验,从工件形貌和切削力变化特征角度,对仿真结果进行了验证。