基于分子动力学的碳纳米管拉伸、拉拔及阻尼性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leihaibo880125
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
碳纳米管由于其优异的力学性能和阻尼性能,在纳米机电系统及复合材料结构等众多领域得到广泛的应用,近年来,碳纳米管尺寸和温度等因素对其力学性能和阻尼性能的重要影响越来越得到研究人员的关注。本文以单壁碳纳米管和多壁碳纳米管为研究对象,运用分子动力学方法,重点研究碳纳米管尺寸参数(如直径、长度、手性、壁数和缺陷)和温度等因素对碳纳米管若干关键力学性能(如杨氏模量、品质因子)的影响。  本文构建了单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的分子动力学模拟模型,采用AIREBO势函数、L-J势和自由边界条件的分别定义了碳纳米管拉伸、拉拔和弯曲谐振模型。借助仿真分析,详细分析了不同影响因素与其力学性能和阻尼性能的关系,取得了如下结论:  (1)碳纳米管拉伸性能研究发现,当长度(或直径)较小时,其杨氏模量随长度(或直径)增加而增加;当长度(或直径)较大时,其杨氏模量对长度(或直径)不敏感。碳纳米管拉伸性能随温度增加而降低,且扶手椅形碳纳米管破坏应变和破坏应力最优,锯齿形碳纳米管杨氏模量最高。碳纳米管拉伸性能随缺陷数目增加而降低。碳纳米管壁数对其拉伸性能影响不大。  (2)多壁碳纳米管壁间拉拔研究发现,其拉拔性能对长度和手性不敏感。多壁碳纳米管拉拔力随直径增加而线性增加,其截面剪切应力和表面能密度随直径增加而增加,且收敛于定值。拉拔力随壁数增加而增加,当作用壁距离大于截断半径时,壁数增加对拉拔性能没有影响。  (3)碳纳米管品质因子研究发现,碳纳米管在不同约束载荷和不同弯曲谐振模态下,其品质因子与频率成反比,其品质因子随温度增加而降低。随着碳纳米管直径增加,其品质因子降低。随着碳纳米管长度增加,其品质因子降低。碳纳米管品质因子随缺陷数目增加而下降。当多壁碳纳米管外径相同时,品质因子随其壁数增多而变大。同时,通过热弹性和声子-声子阻尼模型检验尺寸、温度等参数对碳纳米管品质因子的影响。
其他文献
拖拉机在农业现代化生产过程中有着不可替代的作用,而液压悬挂系统是拖拉机上最为复杂和最为重要的部件之一,其性能好坏将直接影响到农业生产的效率。因此,国内外各农机检测机构
光学开关是一种在民用领域应用广泛的MEMS光路转换元件,具有低能耗、高响应、高精度、低成本等诸多优点,应用范围正从民用领域转向军用领域,并不断向其它领域扩展。传统的二维平面光路转换光学开关技术已经成熟,但转换范围仅能局限在较小的平面空间,为了提高光学开关的转换范围,本文根据传统光学开关的不足,提出一种能进行三维空间转换的新型MEMS光学开关。通过对多物理场耦合情况下的分析,简化光学开关模型,分析了
冬季对温室加温是保障作物正常生长的重要措施,是满足温室周年运作的手段之一。选取冬季温室加温自动化控制开展研究,具有重要的理论意义和实用价值。本课题以Venlo型玻璃连栋
除了驻在国突发新闻以及日常新闻的报道任务外,央视海外记者站还肩负着许多台里临时指定的选题报道,这其中就包括高层国家领导外出访问的新闻配合报道,即高访新闻报道。所谓
1925年底,一位西装革履、气宇轩昂的中年男子来到广州的黄埔军校,提出求见蒋介石校长。他出示了印有“刘文岛博士”等文字的名片。值勤军官似乎不知道刘文岛是何许人,慢吞吞
微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC)是一种重要的纤维素基功能材料,广泛应用于医药、食品、化妆品、皮革、3D打印等工业领域。常规的MCC制备多采用无机酸直接酸水解纤维素纤维,破坏其聚集态结构中较为疏松的无定形区,保留结晶区,从而获得既具有高结晶度,又有一定长度的杆棒状MCC产品。但是,纤维素聚集态结构中的结晶区和无定形区相互交替排列、互相包裹;且植物纤维生物结构
学位
小学低年级的阅读教学应以读为主。《语文课程标准》指出:“要让学生充分地读,在读书中整体感知,在读书中有所感悟,在读中培养语感,在读中受到情感的熏陶。”但是很多老师一味地强
期刊
期刊
苯丙氨酸解氨酶(PAL)是催化合成L-苯丙氨酸的关键酶,但在转化过程中,PAL活力低,不稳定限制了其使用。为了提高该酶的活性和稳定性,本文分别优化了粘红酵母苯丙氨酸解氨酶合成
液压螺栓是一种新型法兰连接用紧配合螺栓,其具有操作简单、设计精密、高性能等特点。与传统绞制孔螺栓相比,液压螺栓能够更好的满足强度要求,安装和拆卸简单方便,并具有良好的经济性。液压螺栓是法兰联轴器连接技术上的一次飞跃,是目前紧配合螺栓应用和研究的重要方向。本文结合液压螺栓的结构特点,根据弹性力学厚壁圆筒理论分析了液压螺栓、锥形套筒和法兰三者之间过盈配合的结合面压力。并基于第四强度理论得到了液压螺栓的