纳米多孔金属超高的比表面积和内部大量连通的韧带为其带来优异的表面性能,这使得纳米多孔金属具有十分突出的电催化特性、应变可逆性和高屈服强度等特点。纳米多孔金属因其内部存在大量纳米尺度连通的孔隙表现出了与宏观尺度下密实金属大为不同的力学特性,而其巨大的应用潜力则急需对该问题进行研究。本文主要基于分子动力学模拟来对纳米多孔金属的微观结构和力学行为展开研究。计算的原子模型由相场法得到,这是因为相场法模拟的二元合金调幅分解可以获得与实验制备得到的纳米多孔金属内部韧带结构较为接近的模型。首先,研究了相场参数对纳米多孔模型的影响,得到了在实际计算时所需的纳米多孔结构的相场参数取值范围,从而为分子动力学模拟提供丰富且逼近真实纳米多孔结构的模型。提出了一个表征纳米多孔金属韧带连通程度的经验参数,为选取纳米多孔金属模型提供了一个量化标准。其次,基于分子动力学方法对具有相同孔隙率不同尺寸纳米多孔铜模型进行了拉伸及压缩的模拟,对比了不同尺寸纳米多孔铜的在拉伸和压缩时微观结构的变化。结果显示尺寸较小的纳米多孔铜模型在拉伸时更容易发生相变,并且其相变变化较剧烈;压缩载荷下的纳米多孔铜发生相变的幅度远大于拉伸载荷下的相变幅度,说明纳米多孔金属材料的拉压不对称性不仅是由宏观构型变化不同导致的,材料微观结构的变化也不容忽视。最后,对三组纳米多孔铜模型进行了拉伸卸载及压缩卸载,详细分析了纳米多孔铜在卸载时不同于密实铜的特性。针对纳米多孔铜在拉伸卸载时断裂韧带愈合现象,对每一卸载过程进行相变及能量分析,对再加载过程进行力学性能的分析。结果表明韧带愈合是由释放的相变能和表面能所驱动的,主要因素是表面能的释放;纳米多孔铜中表面原子具有很高的活性,表面原子的扩散使得纳米多孔铜在加载-卸载过程中出现各种形式的表面重构,导致材料产生不同的内部结构;精细韧带模型在变形较大时卸载后韧带的愈合形成新的多孔结构,使得应力应变曲线上出现规律的环,同时材料宏观上变软;而大尺寸韧带模型在变形较大时卸载后不形成新的多孔结构,因而应力应变曲线上难以出现规律的环,但是材料宏观力学性能可以基本恢复到初始状态。本论文提出了 一个表征纳米多孔金属韧带连通程度的经验参数,并基于该参数给出了以相场法建立纳米多孔金属模型的建议计算参数取值范围。分子动力学计算结果表明,纳米多孔铜在拉伸和压缩以及卸载过程中,表面原子的扩散使得材料内部构型发生复杂的变化,导致材料具有高度的内部结构可调性;特别的是在一类模型中发生了韧带拉断后在卸载时愈合的现象。对断裂韧带愈合过程的能量变化分析揭示了可释放表面能是促使韧带愈合的主要因素。