论文题目: 多壁碳纳米管动力学行为的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 固体力学
作者: 沙风焕
导师: 赵隆茂,杨桂通
关键词: 碳纳米管,动力屈曲,弹性介质,波的传播,振动模态
文献来源: 太原理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 自从日本学者Iijima于1991年发现了第一根碳纳米管以来,对碳纳米管及其应用进行了广泛、深入的研究。研究表明碳纳米管具有许多十分优异的力学、电磁学和化学性能。为了碳纳米管的应用,需要建立可靠的力学模型,以了解碳纳米管的材料特性和对力学行为的影响。在力学方面,碳纳米管的强度和韧性极高,弹性模量也极高,超过1Tpa,为已知材料中最高的。碳纳米管无论是强度还是韧性,都远远优于任何已知纤维材料。将碳纳米管作为复合材料的增强体,将使之表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性。可以预见碳纳米管增强复合材料可能带来复合材料性能的一次革命。 目前碳纳米管力学性能的研究主要采用实验和数值模拟方法。所有的数值模拟方法可分为两类:连续体模型和原子论模型。原子论模型中以分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟方法最为常见。采用分子动力学方法以及在分子动力学法基础上的混合法时,由于总的自由度过大,数值模拟法受到计算机处理能力的限制。很难直接用于纳米器件和系统的整体性能模拟。Yakobson等利用分子动力学模拟了单壁碳纳米管在压缩、弯曲和扭转载荷作用下的屈曲。将单壁碳纳米管受轴向压缩屈曲的
论文目录:
第一章 碳纳米管的力学行为
1．1 引言
1．2 碳纳米管的结构
1．3 碳纳米管的力学性能及与其相关的实验
1．4 碳纳米管的弹性材料模型
1．5 分子动力学在碳纳米管研究中的应用
1．6 连续介质力学在碳纳米管研究中的运用
1．7 本文所做的工作
参考文献
第二章 受轴向周期扰动作用多壁碳纳米管的动力屈曲
2．1 引言
2．2 轴向力作用下弹性圆柱壳体的动力学模型基本方程
2．3 多壁碳纳米管的动力稳定性研究
2．3．1 van der Waals力的描述
2．3．2 周围弹性介质作用力的描述
2．3．3 多壁碳纳米管的扰动方程
2．4 双壁碳纳米管的动力稳定性研究
2．4．1 运动方程
2．4．2 1 临界轴向压力的确定
2．4．3 van der Waals力和周围弹性介质对双壁碳纳米管动力稳定性的影响
2．5 双壁碳纳米管的最小固有频率
2．5．1 最小固有频率的基本方程
2．5．2 van der Waals力和周围弹性介质对双壁碳纳米管固有频率的影响
2．6 双壁碳纳米管的临界频率
2．6．1 临界频率的基本方程
2．6．2 载荷、van der Waals力和周围弹性介质对临界频率的影响
2．7 本章小结
参考文献
第三章 冲击扭矩作用下碳纳米管动力屈曲的研究
3．1 引言
3．2 扭矩作用下圆柱壳的基本方程
3．3 双壁碳纳米管的扭转屈曲
3．3．1 扭转屈曲的临界载荷
3．3．2 van der Waals力和周围弹性介质对双壁碳纳米管临界载荷的影响
3．4 冲击扭矩作用下的单壁碳纳米管的分叉问题
3．5 数值算例分析
3．6 本章小结
3．7 附录：有关方程的推导过程
参考文献
第四章 波在多壁碳纳米管中传播的分析
4．1 引言
4．2 圆柱壳波传播的运动方程
4．3 多壁碳纳米管波沿轴向传播的运动方程
4．4 波在单壁碳纳米管的传播
4．5 波在双壁碳纳米管的传播
4．5．1 波沿轴向传播的运动方程
4．5．2 van der Waals力的影响
4．5．3 周围弹性介质的影响
4．5．4 波数对双壁碳纳米管的波速影响
4．6 波在多壁碳纳米管的传播
4．6．1 运动方程
4．6．2 van der Waals力的影响
4．6．3 周围弹性介质的影响
4．6．4 波数对多壁碳纳米管的影响
4．7 用多壁弹性梁模型描述波在多壁碳纳米管中的传播
4．7．1 运动方程
4．7．2 多壁弹性梁与多壁弹性壳的比较
4．8 本章小结
参考文献
第五章 全文总结和工作展望
5．1 工作总结
5．2 工作展望
攻读博士期间发表的论文
致谢
本文的创新性
发布时间: 2005-11-14
参考文献
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