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轴压和扭转复合载荷作用下氮化硼纳米管屈曲行为的分子动力学模拟

曾强 张晨利

轴压和扭转复合载荷作用下氮化硼纳米管屈曲行为的分子动力学模拟

曾强, 张晨利
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  • 采用分子动力学方法模拟了氮化硼纳米管在轴压和扭转复合荷载作用下的屈曲和后屈曲行为.在各加载比例下,给出了初始线性变形阶段和后屈曲阶段原子间相互作用力的变化,确定了屈曲临界荷载关系.通过对屈曲模态的细致研究,从微观变形机理上分析了纳米管对不同外荷载力学响应的差异.研究结果表明,扶手型和锯齿型纳米管均呈现出非线性的屈曲临界荷载关系,复合加载下的屈曲行为具有强烈的尺寸依赖性.温度升高将导致屈曲临界荷载的下降,且温度的影响随加载比例的变化而变化.无论在简单加载或复合加载中,同尺寸的碳纳米管均比氮化硼纳米管具有更强地抵抗屈曲荷载的能力.
    • 基金项目: 上海市自然科学基金(批准号:15ZR1423900)资助的课题.
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    Wei R, Tian Y, Eichhorn V, Fatikow S 2012 International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO) Xi'an, China August 29-September 1, 2012 p301

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    Jing L, Tay R Y, Li H, Tsang S H, Huang J, Tan D, Zhang B, Teo E H T, Tok A L Y 2016 Nanoscale 8 11114

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    Chen Y, Zou J, Campbell S J, Le Caer G L 2004 Appl. Phys. Lett. 84 2430

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-10
  • 修回日期:  2018-09-10

轴压和扭转复合载荷作用下氮化硼纳米管屈曲行为的分子动力学模拟

  • 上海交通大学工程力学系, 上海 200240
    基金项目: 

    上海市自然科学基金(批准号:15ZR1423900)资助的课题.

摘要: 采用分子动力学方法模拟了氮化硼纳米管在轴压和扭转复合荷载作用下的屈曲和后屈曲行为.在各加载比例下,给出了初始线性变形阶段和后屈曲阶段原子间相互作用力的变化,确定了屈曲临界荷载关系.通过对屈曲模态的细致研究,从微观变形机理上分析了纳米管对不同外荷载力学响应的差异.研究结果表明,扶手型和锯齿型纳米管均呈现出非线性的屈曲临界荷载关系,复合加载下的屈曲行为具有强烈的尺寸依赖性.温度升高将导致屈曲临界荷载的下降,且温度的影响随加载比例的变化而变化.无论在简单加载或复合加载中,同尺寸的碳纳米管均比氮化硼纳米管具有更强地抵抗屈曲荷载的能力.

English Abstract

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