本文针对多壁及含缺陷单壁碳纳米管的拉伸、压缩力学性能和非线性屈曲行为进行了数值模拟研究。基于分子结构力学理论，将碳—碳共价键等效比拟为空间梁单元，将范德华力等效为线性杆单元。在ANSYS环境下创建了恰当模拟各种类型碳纳米管的分子结构有限元模型，详细研究了多壁及含缺陷单壁碳纳米管在简单拉伸和纯扭转时的力学性能，以及受轴向均布压载时的线性和非线性屈曲行为。 针对多壁碳纳米管，通过对描述层间范德华力的Lennard—Jones势函数进行线性化处理，得到等效杆单元在不同长度时的初始应变和弹性模量，由此建立模拟多壁碳纳米管的有限元模型。通过虚拟拉伸和扭转试验，计算其弹性模量和剪切模量。结果表明，扶椅型和锯齿型双壁碳纳米管的平均弹性模量分别为1045.5±2.3GPa和1010.1±3.1GPa，直径的变化对其弹性模量的影响很小。而其剪切模量则随着直径的增大而显著下降，并且低于直径相当的单壁碳纳米管。直径相同的扶椅型双壁碳纳米管的剪切模量大于锯齿型的剪切模量。 针对含Stone—Wales缺陷的单壁扶椅型和锯齿型碳纳米管建立有限元模型，提出缺陷方向角的概念，用以区分缺陷的不同类型。对其进行虚拟拉伸和扭转试验，研究不同的缺陷类型、数量和排列方式对碳纳米管弹性模量和剪切模量的影响规律。结果总体上表明，弹性模量和剪切模量都会因缺陷的存在而出现不同程度的下降。其中弹性模量的下降幅度主要取决于其所含方向角较小的那种缺陷的数量，二者存在正比例关系。此外，缺陷之间的环向角度相差越大，弹性模量越大，但这种排列方式的差别对弹性模量的影响程度较小。剪切模量则与所含缺陷的类型和排列方式都有很大关系。对扶椅型和锯齿型碳纳米管，倾斜的缺陷对剪切模量的减小作用大于不倾斜的缺陷。且当碳纳米管含多个倾斜的缺陷时，剪切模量不仅与缺陷的位置分布有关，还与倾斜方向是否一致有关。 针对几组完美及含缺陷的单壁碳纳米管，使用特征值和非线性两种屈曲分析方法，研究了几何尺寸、手性角及缺陷类型等因素对其临界屈曲载荷的影响。其中重点是采用弧长控制法得出更加接近实际情况的非线性极值点屈曲载荷。结果表明：大柔度碳纳米管临界载荷符合经典欧拉轴压杆的计算公式，特征值屈曲分析结果有足够的精度；而小柔度碳纳米管的屈曲形式更接近薄壳屈曲，特征值屈曲分析结果明显低于非线性分析结果。对含缺陷的单壁碳纳米管，缺陷的存在会降低大柔度碳纳米管(分支点屈曲)的非线性临界载荷，但提高小柔度碳纳米管(极值点屈曲)的非线性临界载荷。