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单壁碳纳米管非线性力学行为的数值模拟

姚小虎 韩 强 辛 浩

单壁碳纳米管非线性力学行为的数值模拟

姚小虎, 韩 强, 辛 浩
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  • 单壁碳纳米管的力学行为是纳米复合材料和纳米器械的基本问题之一.使用有限元方法系统地研究了单壁碳纳米管的轴压和纯弯变形,并将有限元模拟结果和分子动力学模拟结果进行了比较.研究结果表明单壁碳纳米管的轴压屈曲载荷受直径变化的影响;单壁碳纳米管在弯曲载荷作用下的屈曲和后屈曲行为强烈地依赖于管长和管径的变化,合理地选择碳纳米管的弹性模量和壁厚,有限元方法能够很好地解释碳纳米管的屈曲机理.研究大尺度的纳米力学问题时,有限元方法将会成为更加准确、快捷的数值模拟方法.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10672059)和广东省自然科学基金(批准号:06025689)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-05-10
  • 修回日期:  2007-06-05
  • 刊出日期:  2008-01-15

单壁碳纳米管非线性力学行为的数值模拟

  • 1. 华南理工大学交通学院工程力学系,广州 510640
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10672059)和广东省自然科学基金(批准号:06025689)资助的课题.

摘要: 单壁碳纳米管的力学行为是纳米复合材料和纳米器械的基本问题之一.使用有限元方法系统地研究了单壁碳纳米管的轴压和纯弯变形,并将有限元模拟结果和分子动力学模拟结果进行了比较.研究结果表明单壁碳纳米管的轴压屈曲载荷受直径变化的影响;单壁碳纳米管在弯曲载荷作用下的屈曲和后屈曲行为强烈地依赖于管长和管径的变化,合理地选择碳纳米管的弹性模量和壁厚,有限元方法能够很好地解释碳纳米管的屈曲机理.研究大尺度的纳米力学问题时,有限元方法将会成为更加准确、快捷的数值模拟方法.

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