碳納米管的彈性模量和層間滑移的計(jì)算.pdf

1、自從碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來，它就成為現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。它奇異的力學(xué)性能吸引了很多學(xué)者做了大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究。本文主要對碳納米管的彈性模量和層間滑移這兩個(gè)方面分別進(jìn)行研究。對于彈性模量的研究，利用攝動分析中的多尺度法進(jìn)行處理，對實(shí)驗(yàn)中彈性模量表現(xiàn)出的特殊現(xiàn)象進(jìn)行了合理的解釋。對于碳納米管層間滑移的研究，對VanDerWaals力進(jìn)行了處理，并得出了雙層、三層和四層碳納米管的層間滑移曲線。 本文的研究內(nèi)容和所取得的成果主要有

2、以下幾個(gè)方面： (1)綜述了碳納米管的研究歷史和現(xiàn)狀，介紹了碳納米管有關(guān)的一些基礎(chǔ)概念?？偨Y(jié)了近年來國內(nèi)外對碳納米管力學(xué)性能的研究進(jìn)展和取得的成果，介紹了在碳納米管的理論研究中一些常用的理論方法。 (2)簡要的介紹一下Poncharal的彎曲共振實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，應(yīng)用非線性動力學(xué)的方法解釋其原因。對用彈性力學(xué)建立的碳納米管懸臂梁的運(yùn)動方程，運(yùn)用攝動分析中的多尺度方法進(jìn)行求解，得出頻率-響應(yīng)曲線和極坐標(biāo)下的平均方

3、程，并對多尺度方法的適用范圍進(jìn)行了討論。最后，求出碳納米管的有效彈性模量與實(shí)際彈性模量的比值。利用該比值，很好的解釋了實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。 (3)以雙層碳納米管彈性懸臂梁為模型，研究了VanDerWaals力對層間滑移的影響。介紹了納米管壁厚的選擇問題以及彈性懸臂梁模型的建立。詳細(xì)的介紹了懸臂梁方程解的過程。最后，得到在外力的作用下，外層管和內(nèi)層管之間的滑移曲線。 (4)在雙層碳納米管的基礎(chǔ)上計(jì)算三層和四層碳納米管的層間滑