柔顺机构(Compliant mechanisms,CMs)作为一种新兴的机构,为许多机械设计问题提供了更新、更好的解决方案。具有非晶态结构的块体金属玻璃(BMGs)在力学性能方面表现出一些明显优势,特别是其具有高屈服强度和高弹性应变极限(～2%)使得金属玻璃有潜力成为用于柔顺机构的新一代材料。本文研究了高断裂韧性和高疲劳极限的Zr61Ti2Cu25Al12(ZT1)块体金属玻璃的弯曲变形行为,主要包括以下三个方面:(一)确定ZT1金属玻璃的弯曲保证强度以及其与剪切带萌生之间的关系。(二)研究ZT1金属玻璃梁非线性大挠度弯曲变形的特点,并利用非线性弯曲理论确定100 μm厚ZT1梁的弯曲保证强度。(三)在三点弯曲载荷下研究了 500μm和100μm厚ZT1梁的疲劳行为。为了保证金属玻璃在三点弯曲测试下的屈服发生在小挠度范围内,金属玻璃三点弯曲测试的跨厚比范围为10-15,该跨厚比要比传统的多晶材料小约一个数量级。通过单向加载弯曲实验得到ZT1金属玻璃的弯曲模量和弯曲屈服强度分别为84 GPa和2070 MPa。根据逐步递增的加载-卸载实验并结合激光共聚焦显微镜观察,ZT1金属玻璃的屈服与剪切带的萌生直接相对应。通过简化的加载-卸载循环实验,得到ZT1金属玻璃的弯曲保证强度为1900±10 MPa,与之对应的永久应变为0.005％。ZT1金属玻璃的弯曲保证强度比拉伸强度高16%。另外,ZT1金属玻璃在弯曲载荷下的回弹模量高达22 MJ/m3,这表明ZT1金属玻璃作为柔性构件具有明显的优势。对于承载大挠度弯曲变形的柔性构件,增加跨厚比可以获得更高的柔性。将由实验得到的“荷载-挠度”曲线转化为无量纲形式并与理论解析解曲线相比较,可以捕获金属玻璃梁在大挠度变形下的屈服事件,同时,可以判断梁的失稳类型。通过单向加载弯曲测试以及非线性弯曲理论,100 μm厚ZT1梁的弯曲屈服强度为2050 MPa。另外,100μm厚ZT1梁的弯曲保证强度为1900 MPa,与之对应的永久应变为0.005%。这表明当ZT1金属玻璃的厚度从1 mm减薄到100μm后,弯曲保证强度并没有发生“尺寸效应”。弯曲保证强度的物理意义对应剪切带胚的扩展应力而非萌生应力。与目前柔顺机构中的候选材料相比,金属玻璃在实现大挠度弯曲变形和高弹性应变能存储方面表现出明显的优势。500 μm和100μm厚ZT1金属玻璃梁的疲劳持久极限均为470 MPa,相对应的疲劳比(σa/σUTS)约为0.3。当ZT1梁的厚度从毫米级下降到100μm时,疲劳寿命和疲劳持久极限并未出现与梁厚度相关的“尺寸效应”。ZT1梁的疲劳裂纹均萌生于微孔洞,这些微孔洞或间接来源于机械抛光过程中产生的表面划痕,或直接来源于样品铸造过程中产生的孔隙。另外,ZT1梁疲劳裂纹的扩展行为取决于应力幅的大小。在高应力幅情况下,疲劳裂纹的扩展阶段占总疲劳寿命的60%-70%,而在低应力幅下,疲劳裂纹的萌生阶段占总疲劳寿命的80%-85%。此外,ZT1梁的裂纹稳态扩展阶段存在两种裂纹偏转机制,一种是沿着裂纹尖端塑性区内的剪切带进行偏转,另一种是裂纹以一定角度从一个剪切带跳跃到另一个剪切带。这两种裂纹偏转机制交替进行,因而产生了典型的阶梯状裂纹扩展形貌。ZT1金属玻璃梁的疲劳持久极限优于传统柔顺机构的候选材料。因此,即使是在循环载荷作用下,ZT1金属玻璃制备的柔性构件在实现大挠度弯曲变形的同时也可以保证更高的可靠性。