随着纳米科技的蓬勃发展，纳米级材料在电子信息、生物工程、医学、医药、航空航天、国防等高新尖端领域得到了市场化的应用。因此人们越来越多的关注材料在纳米尺度下的特性。通过压头对材料表面加载，然后测出压痕区域，以此来评价材料机械性能这项技术，我们称之为压痕技术。由于超薄层(一些涂层及复合材料界面层等)的厚度达到亚微米级甚至纳米级，传统的压痕方法已经不适用。—种崭新的材料测试技术—纳米压痕技术应运而生。纳米压痕方法是通过计算机控制载荷连续变化，并在线监测压深量，由于施加的是超低载荷，加上监测传感器具有优于1nm的位移分辨率，所以，可以获得小到纳米级(0.1～100nm)的压深，它特别适用于测量薄膜、镀层、微机电系统中的材料等微小体积材料的机械性能。 通过纳米压痕试验所得压力-压深曲线和经验公式可以算得材料的杨氏模量和硬度。但是微小体积材料的塑性性能也十分关键。纳米压痕技术是建立在压痕问题的弹性解之上，所以当前的技术只能测量出有限的材料弹性性能。由于本构关系是非线性的，并且要包含一些描述塑性性能的参数(如屈服强度等)，在数学模型中分析塑性性能是十分复杂的问题，直接获得解析解比较困难。因此，大多数对材料塑性性能的分析是通过有限元数值仿真来完成。 本文提出了一种基于有限元模拟纳米压痕过程的分析材料塑性性能的方法。有限元方法可以建立结构模型，输入材料性质和边界条件，求解出结构的应力-应变的分布。纳米压痕过程是个准静态过程，压头缓慢压入被测材料。有限元分析中压头也是逐渐压入被测材料，整个加载过程有若干步骤完成，卸载过程也是如此。本研究中，ANSYS和ABAQUS分别被用作对圆柱和圆锥压头的仿真研究。把纳米压痕过程模拟为轴对称问题，并把压头假设为刚体以简化计算。通过指定压头的位移(压深)，计算出不同压深时的压头上的作用力。有限元模型中被测材料的杨氏漠量由纳米压痕试验测出，塑性性质假设为多线性等向强化模型。在有限元分析中，通过改变输入给有限元计算的应力-应变关系曲线，计算后可以得到不同的压力-压深曲线，然后以试验所得的压力-压深曲线为标准不断修正应力-应变关系曲线，这种修正过程反复进行，直至分析所得压力-压深曲线与实际试验曲线很好地吻合，就得到了材料的塑性性能。 经检验，该方法分析的结果与材料的真实塑性性能十分接近。因此，这种分析材料塑性性能的方法是可行的。本文所采用的优化方法为手工调节优化方法，比较耗时，而且难于得到最优的材料性能。有限元软件具有丰富的优化设计功能，展望未来，对本课题提出的问题可以通过软件实现自动优化，以得到材料的塑性性能。无疑这将为微小体积材料的广泛应用奠定坚实的基础。