近几年来，纳米材料的机械性能特点以及微纳米尺度下材料的变形机理已经成为了研究者们关注的焦点。然而，采用传统的微纳塑性成形实验手段以及依赖于经典连续介质力学建立起来的宏观变形理论、模拟都无法对微纳米尺度下材料塑性变形行为进行系统研究。纳米压痕作为研究微纳米尺度下材料机械性能的理想手段，现已被广泛应用于材料学的各个领域。材料的纳米压痕变形行为可以用来分析材料的初始塑性变形和初始位错发射机制。然而，目前对于纳米压痕变形行为的系统研究还十分缺乏，且研究主要集中在无缺陷的单晶材料上。与单晶材料相比，多晶金属材料塑性变形行为较为复杂，晶界被认为是塑性变形初始阶段位错形成的主导及来源。因此，多晶金属材料中晶界和位错的关系成为了材料学、力学和物理学的重点研究对象。本文采用较为新颖的跨尺度模拟方法—准连续介质(quasicontinuum,QC)方法，结合纳米压痕实验手段对微纳米尺度下材料初始塑性变形行为进行研究。分析面心立方，体心立方两种晶体结构材料的纳米压痕变形行为，探索初始塑性变形发生时的位错发射机制及晶界、压入位置、压头尺寸和载荷等对初始塑性变形的影响。对离子刻蚀后的双晶铜进行纳米压痕实验。在不同载荷下，变化压头距晶界的距离进行压痕，观察变形前后压痕点附近的表面形貌。通过载荷-位移曲线计算压痕点的接触深度以及接触面积，从而分析晶界对双晶铜纳米压痕变形行为的影响。实验结果表明:晶界及晶粒内部的纳米压痕载荷-位移曲线的第一次不连续代表材料初始塑性变形的开始。双晶铜晶界处的纳米硬度高于晶粒内部，在压头距双晶铜晶界中心0.1μm以内，纳米硬度剧烈下降。随着压头距晶界距离的增加，随后纳米硬度轻微上升，最终缓慢下降。实验发现双晶铜晶界处的纳米硬度受到施加载荷大小的影响，随着载荷的增加，接触深度持续加深，纳米硬度提高。当载荷超过一临界值时，载荷越大，纳米硬度反而下降。通过对准连续介质法的关键技术及重要参数进行研究与设定，准确构造了面心及体心立方晶体的典型晶界模型，并将这些模型以较高的计算精度应用在双晶材料纳米压痕变形的数值模拟中。对于面心立方晶体结构的材料，本文模拟了共格孪晶铝、∑5(310)[001] θ=53.1°大角度对称倾转晶界结构的双晶铜及带孔洞缺陷单晶铝的纳米压痕变形过程，得到以下结论：面心立方晶体纳米压痕变形过程中初始塑性的产生都是由初始位错发射所形成的。孪晶铝的初始位错由两个1/6112不全位错组成，孪晶界及两侧晶粒内部的初始塑性临界载荷随压头位置的变化而规律波动。最大初始塑性临界载荷出现在晶界附近区，当压头距晶界较远时，初始初始塑性临界载荷保持稳定。晶界为∑5(310) θ=53.1°双晶铜初始塑性变形的产生是由沿[110]方向的初始位错发射引起。最大初始塑性临界载荷出现在对称倾转晶界的晶界中心处。双晶铜晶界处的临界载荷和临界压入深度随压头尺寸的增加存在上升的趋势，但是纳米硬度却是下降的。对比模拟结果与实验结果，发现压头位置对纳米硬度影响的波动规律吻合。孔洞缺陷对面心单晶铝纳米压痕初始塑性变形具有影响：当孔洞距离压头较近时，孔洞导致初始塑性临界载荷的降低;当孔洞距离模型上表面较远时，对初始塑性临界载荷几乎没有影响。孔洞尺寸越大，单晶铝纳米压痕的初始塑性临界载荷越低。研究了体心双晶钼的纳米压痕初始塑性变形行为。运用准连续介质法构造了双晶钼的∑5(310)[001] θ=36.9°大角度对称倾转晶界结构。对双晶钼进行纳米压痕实验与跨尺度模拟的对比研究，将实验结果与模拟结果进行定性对比，两者结果一致。得到双晶钼的初始塑性产生是由沿[110]方向的初始位错发射所引起。双晶钼晶界处的初始塑性临界载荷和临界压头压入深度随压头尺寸的增加而上升，但是纳米硬度却是下降的。最大的初始塑性临界载荷出现在对称倾转晶界中心，随着压头逐渐远离晶界，初始塑性临界载荷先下降后上升。