碳纳米管在简单荷载作用下的变形屈曲行为研究

采用分子动力学方法研究了不同螺旋性的单壁碳纳米管在轴压、扭转和外压分别作用下的变形屈曲行为。针对每种加载形式，给出了宏观形式的内力一变形曲线来反映碳原子间相互作用力的变化与碳管变形量之间的关系。对碳管在这三种不同荷载作用下的失稳特性、微观结构和应变能的变化进行了详细的分析。结合经典弹性理论和本文的模拟结果，得出了单壁碳纳米管的等效壁厚、弹性模量和Poisson比。另外，通过对比不同螺旋性碳管的模拟结果，讨论了螺旋性对碳纳米管力学行为的影响。文中采用的势能函数为Brenner多体势。     

弹性力学问题中一个新的边界积分方程——自然边界积分方程

位移导数边界积分方程一直存在着超奇异积分计算的障碍,该文提出以符号算子δye和εye作用于位移导数边界积分方程,施用一系列变换将边界位移、面力和位移导数转成为新的边界张量,从而得到一个新的边界积分方程－－自然边界积分方程,自然边界积分方奇异性为强奇性,文中给出了相应的Cauchy主值积分算式,自然边界积分方程与位移边界积分方程联合可直接获取边界应力,几个算例表明了自然边界积分方程的正确性。     

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

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.