單壁碳納米管力學(xué)性能和行為模擬的桿簧模型.pdf

1、碳納米管優(yōu)異的力學(xué)性能使得它有可能成為最具應(yīng)用前景的新型材料之一。基于量子力學(xué)理論的計算表明，微觀結(jié)構(gòu)對于某些碳納米管的力學(xué)性能和行為具有重要影響。然而由于納米尺度力學(xué)理論的不完備，目前這方面的解析研究尚不太充分。另一方面，跨尺度級聯(lián)是力學(xué)學(xué)科近年來的一個研究熱點。因此如何建立有效的模型實現(xiàn)碳納米管宏微觀力學(xué)性能間的直接關(guān)聯(lián)具有重要的理論價值。 本文基于分子力學(xué)概念，首先將Chang和Gao提出的用于預(yù)測非手性碳納米管力學(xué)行為的

2、“桿一簧”模型推廣到任意手性碳納米管，獲得了不同手性單壁碳納米管的五個彈性模量的解析解，直接架起了單壁碳納米管宏微觀力學(xué)性能間的直接關(guān)聯(lián)；然后進(jìn)一步將模型發(fā)展到非線性情形，預(yù)測了軸向、徑向以及扭轉(zhuǎn)載荷作用下單壁碳納米管的非線性力學(xué)行為。主要的創(chuàng)新點有： 第一、建立了任意手性單壁碳納米管“桿一簧”模型的控制方程，獲得了任意手性單壁碳納米管五個彈性模量的解析解，直接架起了單壁碳納米管宏微觀力學(xué)性能間的直接關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果特別表明，經(jīng)典