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纳米层状复合材料（纳米多层膜）因其性能的可定制性受到广泛的关注,界面特性和调制参数是影响多层膜变形机制与力学性能的重要因素。本文选取钯/铜、镍/铜、石墨烯/铜纳米多层膜为研究对象,采用分子动力学（MD）模拟研究三种铜基纳米多层膜材料的界面作用机制,明确复合材料不同加载条件下的变形与强弱化机理,揭示界面特性和调制周期对复合材料力学性能的影响,得到以下主要结论:（1）建立了含立方/立方（COC）和孪晶（Twin）界面的钯/铜纳米多层膜样本,弛豫后界面位错网络呈现三角形周期性分布:COC界面由共格区域、三角形层错区域和位错线及位错节点组成;Twin界面由Cu或Pd原子组成的孪晶区域、不全位错线和位错节点组成。随调制周期增加,沿[011]拉伸时,钯/铜多层膜最大应力呈现出上升趋势,而流动应力呈现下降趋势。COC样本的流动应力大于Twin的流动应力,这与孪晶界具有强化作用的传统认识不同。进一步沿x[011]和y[211]方向对含COC和Twin界面的面内单晶和面内多晶钯/铜多层膜进行了拉伸MD模拟。结果表明沿方向拉伸时,COC界面的强化效果明显;沿方向拉伸时,孪晶界的强化作用更明显,显示出界面结构对力学性能影响的各向异性效应。在平面蜂窝状多晶样本中,孪晶界引起明显的强化。（2）在不同温度下,对含共格、半共格和共格孪晶界的镍/铜多层膜进行了拉伸MD模拟,发现三种界面对位错均有阻碍作用,位错的滑移与传播主要被限制在铜层中。孪晶界对位错运动的阻碍作用较强,且可吸收倾斜滑移面的位错并降低其密度,限制位错扩展到镍层,因此在塑性变形阶段引起显著的强化。使用球形压头对镍/铜纳米孪晶多层膜进行了压痕MD模拟,发现平行于孪晶界的不全滑移和孪生不全滑移导致硬度降低。存在临界孪晶厚度,硬度达到最大。孪晶厚度较小时,由于不全位错和孪晶界之间的反应形成了孪生不全滑移,导致软化;孪晶厚度较大时,结合约束层滑移引起的有限的强化、孪生不全滑移和平行于孪晶界的不全滑移而导致弱化,硬度降低。（3）对不同铜层厚度的石墨烯/铜纳米多层膜进行了单轴压缩MD模拟,结果表明多层膜的应力-应变曲线经历了三个阶段,石墨烯良好的承载能力及其对位错的阻碍作用是主要的强化机理。随着铜层厚度的减小,石墨烯/铜多层复合材料的模量、屈服强度、塑性阶段的平均应力增加,屈服和断裂应变在1.9 nm的临界厚度达到最大。提出了石墨烯影响区域（GAZ）概念,并发展了计及GAZ的混合法则和约束层滑移模型,可以较好地描述多层膜的弹性特性与石墨烯的塑性强化作用。对石墨烯/铜纳米多层膜沿方向进行拉伸/压缩及沿、方向进行压缩模拟以研究加载方向对变形机制的影响。发现石墨烯/铜纳米多层膜沿方向的载荷下具有拉压不对称性:拉伸时,变形由位错滑移形成堆垛层错主导;而压缩时,则由位错滑移形成变形孪晶主导。石墨烯/铜纳米多层膜在压缩下的变形机制和变形孪晶的结构受加载方向影响。沿方向压缩,石墨烯/铜界面处形成高密度有序的纳米孪晶,石墨烯褶皱促进变形孪晶增厚,存在两种不同的孪生机理;沿方向压缩,通过位错交滑移形成多重孪晶;而沿方向压缩时,变形由位错滑移形成层错主导。