在嵌入式原子势模型基础上,采用分子动力学方法(molecular dynamics,简称MD方法)对Cu团簇的并合过程及其在Cu衬底上的沉积过程进行了计算模拟；采用准连续介质方法(quasicontinuum method,简称QC方法)模拟了单晶Cu纳米压痕,研究了单晶Cu初始塑性变形过程中结构和力学特性的变化。纳米粒子的熔化和凝固过程是研究纳米粒子并合与沉积过程的基础,本文首先采用分子动力学模拟方法研究了不同尺寸Cu团簇的熔化和凝固过程。对直径分别为2.89、3.61和4.33 nm的Cu团簇(模拟初始时团簇为FCC球状结构)的升温熔化和降温凝固过程进行了模拟。结果表明,随着团簇尺寸的增大,其熔点升高；尺寸大的团簇的熔化和凝固的过度区较大；不同尺寸的团簇在凝固过程中却呈现几乎相同的凝固温度。采用分子动力学模拟方法研究了不同尺寸、不同初始温度Cu团簇的并合过程。对直径分别为2.17、2.89和3.61 nm的Cu团簇在300 K温度下进行的并合实验结果表明,在相同初始温度条件下,随着团簇尺寸的变小,并合程度升高,并合过程中温度上升幅度变大；对直径为2.17 nm的团簇,分别在300 K,600 K和900 K初始温度下进行了并合实验,结果表明,对同尺寸团簇,随着初始温度的升高,并合程度提高；处于液态的团簇的并合程度明显高于处于固态的团簇的并合程度。许多薄膜形成过程中,纳米尺寸的粒子或团簇是形成薄膜的基本单元,本文在团簇熔化和并合研究的基础上,采用分子动力学方法研究了低能液态Cu455团簇在Cu衬底上的沉积形成薄膜的过程。结果表明,不同表面取向的衬底对团簇在表面的扩展程度影响不大,而团簇的初始动能对其在表面的扩展度有相当的影响。具有0.1eV原子平均初动能的Cu455团簇在三个低指数表面沉积中,团簇中原子在(111)面上的重新排列与衬底原子位置相关程度较高。分子动力学从原子层次上对材料的行为进行模拟,在研究与团簇相关的问题上(由于体系比较小)取得了很好的结果。在处理介观和宏观尺寸时,由于受到体系线度和模拟时间,使该方法受到了限制。准连续介质方法是实现材料研究的多尺度模拟方法之一。它是直接把一个由原子细节描述的区域(一般是缺陷附近区域)嵌入到另一个用连续介质描述的有限元处理区中,是一种耦合方法。同分子动力学方法相比该方法在处理晶体缺陷问题具有很强的优势。本研究采用准连续介质方法模拟了纳米压痕中单晶Cu晶体中位错的形核与初始塑性变形过程。模拟结果表明,由载荷—位移关系确定了压头宽度为0.835,1.252和1.670 nm系统的临界载荷分别为27.36,29.85和32.39 N/m,与用能量法进行计算得到的预测结果基本一致。位错的二次发射及其预测的几何必需位错密度增加规律与Francois等模型的预测一致；模拟得到的垂直于纸面方向(沿[112]方向)位移场分布特征图表明,与堆垛层错相联系的Shockley不全位错是位错形核的基本结构。采用中心对称参量对用准连续方法得到的层错结构与分子动力学方法得到的层错结构进行了对比,结果表明,表征结构反对称性变化的中心对称参数(centro-symmetry parameter)值均在0.042左右,与理论计算的FCC晶体固有堆垛层错的中心对称参数值基本吻合。卸载过程位错运动、运动方向的改变和湮灭表明,对本文所建立的纳米压痕模型,已经发生初始塑性形变的晶体仍然具有一定程度的可恢复性。