微机电系统(MEMS)是21世纪科学技术发展的重要方向之一,微机电系统的研究,一方面是现代科技发展的需求,另一方面也反映了人类对物质世界极限本质的探索和追求。随着微机电系统的发展,微／纳米接触问题已成为制约MEMS技术发展的关键性问题。因此微／纳接尺度触问题的研究也被提上日程,诸如弹塑性变形,材料微观表面粗糙度,表面摩擦等接触问题。本课题的选题来源于国家基金项目“微机械摩擦副接触力学行为多尺度耦合分析方法”的部分内容。本文的研究内容是微／纳尺度的接触力学行为,当接触尺度在微／纳米量级时,限于目前实验检测技术的局限,用实验的方法难以研究接触过程中状态变化和各项参数变化,运用有限元方法可以克服这一类问题。本文运用有限元方法,结合赫兹理论和弹塑性变形理论,建立了微／纳接触模型,运用该模型可以分析微／纳尺度的接触力学行为,求得微尺度下的接触力学参数的变化过程。本文以单晶硅为材料,分析了典型的球面-平面接触模型。接着分析了三棱锥,圆锥和方头三种不同的接触形式,分别对法向接触和切向接触滑动进行了分析。最后分别分析了单晶铝和单晶硅在不同接触深度下的接触力学行为,并对两者进行了对比分析。研究结果表明：接触模型的变形以压头为中心呈椭球形分布,变形量从接触中心向外依次减小,变形区域从内到外依次是高应力区域,塑性变形区域和弹性变形区域。对于不同的接触形式,接触模型顶端部分几何形状越凸出,局部接触应力越大；接触面积越大,变形范围越大,变形量也越大。同种材料的同一接触模型,随着接触深度的增大,接触区域的变形量增大,造成的不可恢复变形量也越大。对于不同材料在同一接触深度时的接触力学行为,单晶硅在弹塑性变形、应力分布、弹塑性能量密度等方面要明显优于单晶铝。微／纳尺度接触力学的分析研究,主要是应用于指导实际微机械的设计和分析,这里选择微齿轮零件,在上述微／纳尺度接触力学分析研究的基础之上,分析了微齿轮的接触力学。研究结果表明微齿轮对在接触过程中,应力变化范围较小,齿轮的材料性能满足接触过程的强度要求。齿轮在啮合过程中,接触平稳,没有碰撞和冲击,也没有断齿、点蚀和胶合等齿轮常见失效现象发生。