德国学者Gletier首次在实验室成功制备出纳米晶体样品后，由于纳米多晶金属材料具有传统金属材料所不具有的非常独特的力学性能，因而引起了世界各国研究人员的广泛关注，并开展了大量的相关研究工作。当前，人们对于纳米多晶金属材料力学性能和变形机制的认识主要基于纳米晶面心立方（FCC）结构金属的研究，而对纳米晶六角密排（HCP）结构金属及其合金材料力学性能的研究则相对较少。另外，晶界在纳米多晶金属材料的塑性、强度以及变形机制中扮演着重要的角色。为了提高纳米多晶金属材料的力学性能，人们提出了界面控制与设计的概念，即希望通过在金属材料中设计出特殊的界面来提高多晶金属材料的力学性能。就当前国内外对纳米多晶HCP金属材料力学行为的研究现状而言，虽已取得一些成果，但仍然存在许多不足，许多现象还有待进一步揭示，这在一定程度上制约了HCP金属及其合金材料在航空、航天及其它工程领域中的应用。本文主要针对典型的纳米多晶HCP金属Mg和FCC金属Cu，用分子动力学模拟方法研究了在不同温度的拉伸载荷下，堆垛层错厚度、孪晶厚度、晶粒尺寸、界面（孪晶界、堆垛层错界、非晶界）对纳米金属Mg力学行为的影响，并研究了晶界角对双晶Cu和三叉晶Cu变形行为的影响。同时，借助OVITO软件利用公共近邻分析方法对纳米多晶金属材料在载荷过程中的微观演化结构进行了分析，揭示了不同结构的纳米多晶金属材料的变形机制。本文取得的主要结论如下：（1）在对纳米孪晶金属Mg的研究中发现：位错从孪晶界的成核和运动在纳米孪晶金属Mg的变形过程中起着主导作用；当孪晶厚度较小时，纳米孪晶金属Mg的杨氏模量和屈服强度明显依赖于孪晶的厚度，而且这种现象与模拟的温度无关；纳米孪晶金属Mg的屈服强度随着温度的增加而减少；纳米孪晶金属Mg的屈服强度与相邻孪晶界间的位错存储能力和孪晶界对位错的排斥力有关。（2）通过对包含有堆垛层错的纳米金属Mg的研究发现：堆垛层错厚度对纳米金属Mg杨氏模量的影响非常小；存在一个使纳米金属Mg力学性能最佳的堆垛层错厚度；在相对高温下，堆垛层错厚度较小的纳米金属Mg的变形机制由新晶粒和孪晶的成核与繁殖主导；在相对低温下，纳米金属Mg的塑性变形方式则以位错的成核和滑移为主。（3）在对纳米多晶金属Mg力学性能的研究中发现：对于纳米多晶金属Mg，当晶粒尺寸小于某一临界值时，纳米多晶金属Mg的平均流动应力随着晶粒尺寸的减小而减小，呈现反Hall-Petch效应；晶粒的运动和滑移是较小晶粒尺寸的纳米多晶金属Mg的主要塑性变形机制；在300K的环境温度下，含有较大晶粒尺寸的不含有堆垛层错的纳米多晶金属Mg的塑性变形主要通过孪晶的形成和生长实现，而孪晶和新晶粒的成核和繁殖是含有堆垛层错的纳米多晶金属Mg的主要变形机制，也就是说堆垛层错的引入诱导了新晶粒的成核和繁殖；在温度为10.0K的环境温度下,位错的成核和滑移是纳米多晶金属Mg塑性变形的主要形式，且该变形行为与堆垛层错的引入无关。（4）通过对“Mg-Al非晶-Mg单晶-Mg-Al非晶”超晶格结构材料的研究发现，非晶层厚度对超晶格结构材料的屈服强度影响非常明显，随着非晶层厚度的增加，材料的强度逐渐减小，呈现出Hall-Petch效应；温度在超晶格结构材料的变形机制中发挥着重要的作用，并且在很大程度上影响了超晶格结构材料的变形机制；在相对低温环境下，在超晶格结构材料达到最大屈服应力前，出现了应力稳定平台，随后超晶格结构材料出现了软化现象。而在相对高温环境下，在超晶格结构材料屈服前并没有观察到此类现象；在塑性阶段，在相对低温环境下，非晶层厚度较小的超晶格结构材料出现了硬化现象。而在高温环境下，超晶格结构材料在塑性变形过程中，流动应力基本稳定，没有出现强化现象。（5）研究了晶界角对双晶Cu和三叉晶Cu力学行为的影响。研究表明，对于双晶Cu来说，晶界角较大时，其塑性较好；对于三叉晶Cu来说，在晶界角较小时，它的塑性较好。