本论文在理论方面主要研究包含残余应力和表/界面效应的非线性非均匀材料的宏观力学性能。首先严格定义对应材料状态的三个构型，即参考构型、初始构型和当前构型。在此基础上给出包含残余应力的非均匀材料的通用的变分原理，包括最小势能原理、最小余能原理以及扩展的基于线性比较材料的PonteCastaneda变分原理。通过给出的变分原理可以得到材料性能的界限。给出了对应得包含残余应力和表/界面效应的非线性非均匀材料的场波动方法。并且严格证明了扩展后的PonteCastaneda变分原理与场波动方法完全等效。当材料中没有残余应力及表/界面效应时，本文所给出的变分原理和场波动方法完全退化为已有的理论。从而建立了包含残余应力和表/界面效应的非线性非均匀材料的完整的细观力学理论框架。　　对于理论方法难于估计的非均匀材料详细微观变形机理，本论文发展了基于数值方法的细观力学模型。对于夹杂均匀且各向同性分布的颗粒改性复合材料，扩展和完善了内嵌胞元模型，并应用其研究界面相和界面脱粘对复合材料宏观弹塑性性能的影响。对于具有周期结构的非均匀材料，给出了周期胞元的通用的周期边界条件。从而得出材料各个方向的性能对材料性能进行了完整分析。　　应用所发展的细观力学方法研究了以下材料性能：　　表面以及界面效应对纳米非均匀材料屈服和塑性性质的影响。对于纳米材料给出并完整证明了Hill条件。通过分析发现表面/界面应力对材料的塑性变形具有拉压不对称影响。表/界面应力会引起纳米杆出现拉压不对称变形。纳米材料的屈服面沿静水应力轴平移。由于表/界面的存在，纳米材料出现尺寸效应。　　孔内气压对闭孔多孔材料宏观塑性变形的影响。发现气压导致多孔材料具有拉压不对称变形特征。发现气压引起屈服面沿静水应力轴平移，且平移距离与气压相等。同时发现孔内含气压时，多孔材料受环境温度影响明显。甚至升高温度导致材料直接失效。　　研究了软硬韧性界面相以及界面脱粘位置对颗粒增强复合材料性能的影响。软界面相降低材料性能。当硬界面相存在时，界面脱粘对材料性能影响很大。　　详细研究了纤维增强复合材料横观各向异性性能。发现了横向变形性能具有90度周期性质，由此给出了纤维正三角形排列时0度方向和15度方向单向性能相同的解释。