纳米加工中，材料去除形成微纳构件的加工表面，是制造技术中非常重要的一个方面，而在材料去除之后加工表面性能的演变也是一个重要方面，但是在以往的研究中，往往被忽视。随着现代科学技术的发展，对零件和元器件的尺寸要求越来越小，尤其是随着微机电系统和纳机电系统的发展，器件趋于小型化，器件尺寸已达到微米量级，有的甚至要求纳米量级，此时器件的比表面积大，加工表面性能成为器件使用性能的主要影响因素。加工表面性能，包括表面粗糙度、表面缺陷、表面塑性变形、加工硬化、表面层残余应力、表面金相组织的变化等，对材料性能和器件使用具有很大的影响，因此研究微纳构件已加工表面性能演变规律是十分必要的，对微纳构件的设计和制造具有重要的理论意义和实用价值。微纳构件加工后，工件内部具有较高的机械储存能，通过自行调整原子位置可以降低工件能量，使工件向能量最低的稳定状态演变，这一过程称之为表面能量时效过程。本文采用分子动力学方法和蒙特卡罗方法相结合，基于随机性算法，建立了微纳构件表面能量时效的蒙特卡罗分析模型，并搭建了微纳构件表面能量时效过程的GPU高性能并行计算仿真平台，为系统开展微纳构件表面性能演变过程的研究奠定了基础。首先建立单晶铜微纳构件表面能量时效的蒙特卡罗分析模型，研究表面能量时效作用对单晶铜微纳构件加工表面性能的影响，分别从表面粗糙度、工件有序度、缺陷结构、应力分布、势能分布以及相变结构等方面，分析加工表面性能在表面能量时效过程中的变化规律。研究发现表面能量时效作用可以减小单晶铜工件加工表面的粗糙度，提高工件变质层的有序度，大幅降低工件残余应力和原子平均势能，同时工件变质层中的缺陷结构以及相变结构在表面能量时效过程中会显著减少，其中部分缺陷结构演变为位错团和工件表面结构，并出现再结晶现象。表面能量时效作用对单晶铜微纳构件加工表面性能具有显著影响，可以大幅提高构件的使用性能。其次通过对加工后单晶硅微纳构件表面能量时效过程进行蒙特卡罗模拟，研究表面能量时效作用对单晶硅工件加工表面性能的影响，并从以下几个方面具体分析加工表面性能在表面能量时效过程中的变化：表面粗糙度、工件有序度、相变结构、应力分布、势能分布等。模拟结果表明：在表面能量时效过程中，单晶硅微纳构件表面粗糙度变大，变质层的有序度提高，残余应力以及原子平均势能降低较大，同时工件变质层中非晶硅原子在表面能量时效过程中大幅减少，部分非晶硅发生相变，出现再结晶现象。其中部分BCT5-Si以及金属相（Si-II）结构原子转化为金刚石结构（Si-I）。说明表面能量时效作用对单晶硅微纳构件表面性能具有一定的影响，可以一定程度上提高其使用性能。最后分别对表面能量时效前后的单晶铜和单晶硅微纳构件拉伸过程进行分子动力学模拟，分析表面能量时效作用对于两种材料微纳构件拉伸过程的变形机制以及力学性能的影响，同时采用多尺度方法分析了单晶铜微纳构件力学性能的各向异性。研究发现：单晶铜微纳构件力学性能和塑性变形具有显著的各向异性；表面能量时效作用对单晶铜微纳构件的力学性能具有显著的影响，主要表现为单晶铜微纳构件的加工过程使工件屈服强度、拉伸强度以及工件的塑性都大幅降低，而表面能量时效作用能使工件的屈服强度、拉伸强度以及工件的塑性得到较大的恢复；表面能量时效作用对单晶硅微纳构件的力学性能也具有一定的影响，加工过程使单晶硅微纳构件的拉伸强度以及塑性大幅降低，而表面能量时效作用可以在一定程度上恢复工件的拉伸强度以及塑性。