第一性原理研究bct-C4碳材料的强度性质

本文采用第一性原理方法,分析了bct-C4碳材料的力学性质,尤其是抗压强度性质,并在研究中分析了在压缩过程中bct-C4碳的 键长随压缩应变的变化规律.计算结果表明, bct-C4碳材料不仅具有优秀的弹性性质和硬度性质,也具有优秀的强度特性, 其沿[100]晶向的抗压强度高于金刚石6.9%.本文的工作表明, bct-C4碳是一种高强度的碳同素异形体, 可以用于压缩包括金刚石在内的各种物质,并可用于研究物质在高压下的结构变化以及力、电学等性质. 同时,作为一范例,本文研究同样可以为寻找力学性质超越金刚石的物质提供参照.     

一张纸最多能对折几次的力学分析

通过将纸张折叠问题简化为矩形截面简支梁在中段集中力作用下的三点弯曲问题,通过最大弯曲挠度和最小折叠载荷讨论了A4打印纸和八开报纸在普通人力作用下的最大对折次数问题。结果表明对于普通A4打印纸,一般成年人只能对折6次,最多也只能对折7次。对于八开报纸,一般成年人能轻松对折7次,但是基本不可能对折8次。试验测试结果与理论预测结果吻合良好。     

广义平面应变及其有限元分析

本文根据垂直于纵轴的截面在变形后平行于原平面,且轴向应变仅取决于截面平均参数的假定,导得广义平面应变的应力-应变关系。为将其与一般平面应变进行比较,用有限元法 ...     

镍单晶薄膜纳米压痕的准连续介质模拟

用准连续介质方法模拟了大规模原子的镍薄膜在纳米压痕下发生初始塑性变形的行为.主要得到了:(1)载荷-位移响应.在载荷位移曲线上除了反应晶体弹性性质的直线外还有数次的载荷突然下降过程.(2)位错形核现象.与载荷-位移曲线上的载荷突然下降相对应的在受压的晶体上发现了位错形核现象,说明载荷的下降是因为位错形核引起的.(3)位错的发射机制.用Peierls-Nabarro位错模型以及能量法分析了位错的发射机制,理论值与计算值吻合较好.(4)几何必需位错密度.用一个简单的模型计算了几何必须位错密度.此外还考虑了边界条件对模拟结果的影响.     

第一性原理研究hcp-C3碳体环材料的力学性质

为探索新型高强度材料, 使用第一性原理方法研究了hcp-C3碳体环材料的晶体结构、电子性质与力学性质. 结构计算与电子性质分析表明, 基于特殊的分子结构, 碳体环结构中出现了变形的sp³杂化形式. 这使得hcp-C3碳体环结构中力学特性具有明显的方向依赖性. 力学性质计算表明, 沿着[0001]晶向, 碳体环结构的弹性模量达到1033 GPa, 抗拉强度达到124.17 GPa, 抗压强度达到381.83 GPa, 沿[2110]晶向的抗压强度达到了458.34 GPa, 从而显示了hcp-C3碳体环材料优秀的力学性质. hcp-C3碳体环材料可作为新型的高强度材料而使用.