近年来,随着微机电系统、磁存储介质和微型医疗器械的快速发展,特征尺寸在微米量级的构件得到了广泛使用。在实际应用中,微构件的破坏往往与复杂多变的循环载荷有关。目前关于微尺度材料在循环扭转下的力学行为实验研究还十分匮乏,因此深入开展相关实验研究将对微构件的设计和性能优化具有重要指导意义。本文采用课题组开发的微纤维扭转实验装置,分别对直径50μm、35μm、20μm的多晶铜丝进行了循环扭转力学特性实验研究。本文主要的研究内容和成果如下:(1)对直径50μm铜丝进行了应变幅值为0.66%至2.2%的对称循环扭转实验,结果表明:铜丝在对称循环下呈现循环硬化行为,且硬化程度随应变幅值的增大而增加。根据位错增殖以及滑移规律对实验现象进行了分析。(2)对直径50μm铜丝进行了不同初始应变、应变幅值和应变速率下的非对称循环扭转实验,结果表明:实验初期,平均规范化扭矩松弛较快,一定周次后达到饱和;随着初始应变越大、应变幅值或应变速率越小,平均规范化扭矩松弛越快、饱和越慢。通过分析位错与晶界的相互作用,对松弛行为进行了讨论。(3)对直径50μm铜丝进行不同热处理工艺,得到三种不同晶粒尺寸试样。分别对其进行单向和非对称循环扭转实验,结果表明:在单向扭转下,铜丝的屈服强度符合Hall-Petch关系;在循环扭转下,平均规范化扭矩松弛随着晶粒尺寸的减小而加快。从微观角度出发,对单向和循环扭转下的晶粒尺度效应进行了讨论。(4)对相同晶粒尺寸直径20-50μm铜丝进行单向和非对称循环扭转实验,结果表明:在单向和循环扭转下,铜丝的力学行为表现出了对细丝直径的依赖性。具体表现为:随着直径的减小,单向加载时强度增加,循环加载时平均规范化松弛加快。从几何必需位错的观点出发,分析了单向和循环扭转下外观尺度效应的物理机制。