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非晶态金属与合金由于具有各种优良特性而受到广泛关注，非晶态金属的结构也成为材料和凝聚态物理等学科领域研究的重要方向。在已提出的各种非晶态结构模型当中，硬球无规密堆模型是最为基础的模型，它提供了非晶态金属结构较为满意的解释，并可使用蒙特卡罗(MC)方法简单地实现其计算机模拟。但是由于硬球的不可重叠性，使用该模型的模拟结果不能完全符合实际非晶态结构，因而人们提出了各种软化或松驰方法对无规密堆硬球系统的模拟加以改进。目前在MC方法中所采用的松弛手段大都是与分子动力学一样借助经验势函数来达到的，模拟的成败在很大程度上决定于势函数，因而有一定的局限性。本文提出的对硬球无规密堆模型的优化模拟方法中，使用简单的分布函数来约束原子间距离的分布，实现原子排列的拓扑关系，而不需要势函数的建立与选取等工作，模拟中也不必进行力的计算，即可简单直接地生成满足原子间一定相互位置关系的构型，并有可能较方便地扩展应用到多元体系。本文主要开展以下几个方面的工作： 1．使用前人提出的硬球无规密堆模型的MC模拟方法，自行编制了计算机程序，得到了二维和三维条件下具有无规密堆结构的数百个非晶态原子排列构型，计算并分析其双体分布曲线等结构信息，对硬球无规密堆MC模拟所生成的构型的几何特征进行了讨论。 2．首先考虑非晶态结构中近邻原子间距离为满足均匀分布的随机变量而不是一个给定的硬球直径，对硬球无规密堆系统的模拟进行了优化，生成了经过软化的无规密堆系统结构，并分析了模拟参数对模拟结果的影响。进而又采用更为符合原子间拓扑关系的正态分布进行模拟，同样成功地生成了非晶态结构构型。 3．采用以上优化的密堆MC方法模拟生成Ni，Cu及Al等金属的非晶态结构，分别计算其PCF曲线，并与分子动力学(MD)模拟的结果加以对比。研究表明：用密堆MC方法成功模拟面心立方金属非晶态结构的特征参数：扰动比率s为0.1，方差g为0.15。 4．通过分析PCF数据及采用键对分析方法来描述所模拟得到的非晶态金属的微观结构。结果表明，本文提出的优化的密堆MC方法所生成的非晶态系统的局域微结构与MD方法的结果非常相似，本方法可以和MD方法一样用于非晶态金属的原子尺度微结构的深入研究。