阐述了基于原子力显微镜（AFM）的弯曲测试测量纳米梁杨氏模量的理论和方法.重点解决了纳米梁杨氏模量测试技术中的3个关键问题：①宽梁条件下杨氏模量理论模型的修正;②纳米梁厚度的精密测量方法;③加载点位置相对于理想点的偏差给测试结果带来的不确定度的评价方法.实验结果表明,本测试结构硅纳米梁杨氏模量的测试值为（183.79±4.18）GPa.

利用原子力显微镜对聚焦离子束刻蚀技术制备的不同纵横比的氮化硅纳米梁结构进行了弯曲测试，并讨论了一种标定原子力显微镜微悬臂梁弹簧常数的方法．实验中严格界定了欧拉细长梁的条件，在分析了纳米梁组纵横比对测试结果影响的基础上，讨论了如何修正弯曲测试结果．弯曲测试得到了纳米梁的平面模数，并进一步推算氮化硅材料的杨氏模量．测试结果验证了基于原子力显微镜系统的弯曲方法测试纳米薄膜材料杨氏模量的可行性．

针对广泛应用的扫描电镜和台阶仪在测量纳米厚度时存在的破坏性和近似性等局限性，提出了一种基于弯曲测试技术实现纳米梁厚度精密测量的方法．该方法的核心思想是悬浮结构在载荷的作用下产生初始弯曲直至其下表面与衬底接触的过程中形成的载荷一位移曲线会出现斜率明显不同的两个直线段，其交点代表了悬浮结构下表面与衬底之间的初始接触，由此可测量出该悬浮结构下表面与衬底之间的间隙，从而间接得到结构的厚度值．分别采用原子力显微镜（AFM）和纳米压痕仪作为测试平台对单晶硅固支纳米梁进行了厚度测量，两种测量仪器得到了一致性较好的测量结果．讨论了测量随机误差、系统误差以及数据计算误差等对测试结果的影响和相应的误差降低方法．

微梁是微电子机械系统（MEMS）中常见的结构，单晶硅是MEMS最基本、最常用的材料之一，其材料力学性能需要精确的评价。应用光刻等技术加工了六组不同尺寸的微桥式梁试件，并进行了弯曲测试，梯形截面的试件可代表矩形、方形等截面的常见微梁。弯曲测试选用的纳米压痕法适用于弹塑性材料，且可同时获取弹性模量、硬度和弯曲强度等多种力学性能参数。实验测得单晶硅的平均弹性模量为（170．295±2．4850）GPa，没有呈现尺寸效应；弯曲强度在3．24～10．15GPa范围内变化，有较强的尺寸效应，平均硬度为（9．4967±1．7533）GPa，尺寸效应不太明显。

微型飞行器(MAV)在未来的情报搜集、空中监视和信息侦察领域具有潜在的应用价值。为了充分发挥其秘密执行能力,MAV必须在其预定目标附近运行,而且不会引起对方的反侦察。为让MAV的尺寸低于15 cm,要求未来的MAV模仿昆虫的外观和飞行特性。文中描述了一种对甲虫的后翅进行生物力学特性分析的数值模拟方法。数值模拟是理解昆虫飞行行为的一种非常重要的方法。三维模型是经过三维扫描技术和逆向重构技术获得的。使用梁单元模拟翅脉,壳单元模拟翼膜,提出了一种基于真实甲虫翅膀的有限元模型建立方法并进行特征分析。仿真结果显示后翅在扑翼产生的气动载荷下具有较好的弯曲变形协调性。