本文采用分子动力学数值模拟方法，以直径小于100纳米的FCC理想单晶金属（铜、金）纳米线为对象，研究探讨了纳米线在拉伸、压缩、扭转以及联合加载下的弹塑性力学性能和变形机理，重点关注了金属纳米线的尺度效应和表面效应，晶向效应，以及联合加载应力状态的塑性屈服机理。主要研究内容和结论如下：（1）在拉伸和压缩两种加载方式下，数值研究了不同直径（2.4nm-16.3nm）的[111]晶向单晶金属金（Au）纳米线的表面效应，解释尺度效应的来源。通过对纳米线分为自由表面层、近表面层、次表面层和核心层，研究由于自由表面造成的初始不均匀应力分布，分辨出不同分层的应力特征，分析了表面效应对纳米线力学性能的影响。结果表明，金属纳米线的弹性模量具有尺度效应，随着直径减小，整体弹性模量减小，主要是因为核心层弹性模量减小，表面层弹性模量变化不大。拉伸屈服强度在研究的尺度范围内尺寸效应不明显。压缩屈服应力随直径减小，首先表现出一定的增加趋势，但是在小于6nm的情况下，表现出反常的降低。拉伸和压缩屈服强度和屈服应变表现出非对称现象，[111]晶向的纳米线压缩屈服应力大于拉伸屈服应力。（2）研究了[001]、[110]和[111]三种晶向的单晶金属铜（Cu）纳米线在扭转（圆形截面）、拉伸（方形截面）加载下的力学性能和变形机理，分析了由晶向控制的金属纳米线的力学性能和变形结构演化。扭转载荷下，[001]晶向的金属纳米线具有更高的扭转屈服强度，且能承受最大扭转角度，而[110]和[111]晶向纳米线的扭转屈服强度和最大扭转角均小于[001]晶向。金属纳米线的等效剪切模量的大小顺序关系为G_[001]>G_[111]>G_[110]。拉伸载荷下，[111]晶向纳米线具有最高的拉伸屈服强度，[001]晶向的屈服强度次之，[110]方向的拉伸屈服强度最小。但是[001]晶向的拉伸屈服应变最大，[110]和[111]晶向的屈服应变则较接近，且均比[001]晶向的屈服应变一半还小。三种晶向等效弹性模量顺序关系为E_[111]>E_[110]>E_[001]。拉伸载荷下，三种晶向纳米线的不全位错发射均经过滑移面后在表面形成台阶。扭转载荷下，[111]和[001]晶向金属纳米线位错形成扭转晶界，[111]晶向是在垂直于轴线的截面上发射位错形成晶界，[001]是与轴线成一定角度的截面上发射位错形成晶界，[110]晶向金属纳米线形成共轴位错网格。（3）研究拉伸（压缩）和扭转联合加载条件下，[001]晶向金属铜（Cu）纳米线的塑性屈服和变形微结构演化过程，讨论复杂应力状态的表面位错成核的塑形变形机理。研究发现金属纳米线屈服变形机理随应变比例因子k_ε而变化，不同的应变比例因子具有不同的位错成核过程。在应力空间和应变空间的屈服轨迹也存在转变过程。对于小应变比例因子情况下（k_ε<1.48），屈服以不全位错(111)/[112]成核主导，而对于大应变比例因子情况（k_ε>1.48），屈服以不全位错(111)/[121]成核主导。位错模式的演化过程表明前者仅仅发射了领先不全位错，后者很快就发射出后继不全位错，形成全位错，因此前者的位错网格形成是堆垛层错格式，后者是全位错网格形成的扭转晶界。采用表面位错开动成核的临界分解剪应力，解释了复杂组合应力下随kε变化而不同的位错成核的变形机理和屈服强度。研究还发现，实心纳米线在屈服的瞬间轴向应力和扭矩同时突然下降。这预示着，人们可以用实心纳米线作为实验试件去测试纳米材料的复杂应力状态屈服面。