本研究在原子尺度上基于位错理论和分子动力学模拟,研究了纳米孪晶铜在单向拉伸载荷和压痕作用下的力学性能,重点研究纳米孪晶界(TB)提高材料力学性能的内在机制,从原子尺度解释TB在变形过程中所起到的强化和韧化机理,分析了不同TB取向对初始弹性模量和变形机制的影响,讨论了TB作为潜在位错源的可行性。最后详细研究了孔洞对纳米孪晶铜弹性模量和屈服强度的影响。研究表明：完好的无初始缺陷的TB在均匀变形中并不能作为潜在位错源发射位错；但是在受到非均匀应变时,TB的共格关系将受到破坏同时在TB面上形成“台阶”状缺陷,在接下来的变形中一些“台阶”处会有位错形核并向TB另一侧运动。TB的迁移运动仅与TB面所受到的剪应力有关,与拉应力的大小无关,当TB面上的剪应力达到TB迁移的临界剪应力时TB沿其法线方向发生迁移运动。TB可以阻碍与其相交的滑移面上位错的运动,同时位错钉扎在TB上并与TB相互作用,随着位错的塞积TB与位错相互作用处应力增大导致该处分解出沿着TB面滑动的位错,这就释放了高度集中的应力,有利于金属晶体材料变形的韧性和延展性。在孔径小于4nm时,孔洞所占体积含量比较小,孔洞对材料的弹性模量削弱很小,弹性模量随孔径的增大几乎没有变化,屈服强度则随孔径的增大呈现较大幅度的降低。分子动力模拟显示,在孔径很小时(1nm左右),材料的塑性变形由晶体内滑移面的错动来实现,在整个塑性变形阶段都没有发现位错从孔洞处形核。孔洞边缘处是不易位错形核的潜在位错源。在孔径大于8m时,随着孔径的增加材料的弹性模量迅速减小,屈服应力则缓慢降低。在塑性变形阶段,位错首先从孔洞边缘处产生并向晶体内扩展。孔洞边缘处是易于位错形核的位错源。