雙層石墨烯的等效彈性參數(shù)及力學(xué)行為分析.pdf

1、石墨烯是石墨家屬中的一員,是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。它是在2004年,由Novoselov等人發(fā)現(xiàn)的。由于石墨烯的尺寸達到納米級,常常會表現(xiàn)出大尺寸材料不具有的性能,再加上其特殊的結(jié)構(gòu),所以石墨烯具有優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能。在納米機械、納米復(fù)合材料等領(lǐng)域,石墨烯都有著不可估量的應(yīng)用前景,這就要求我們對其進行更加深入的研究。
　　本文以雙層石墨烯作為研究對象,選用分子動力學(xué)方法和非局部彈性理論

2、相結(jié)合的方法。采用分子動力學(xué)方法時,我們將雙層石墨烯看成單個原子的集合體,以單個原子為研究對象建立運動方程,通過求解每個原子的運動軌跡獲得雙層石墨烯的變形行為。非局部彈性理論是經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的擴充與發(fā)展,引入非局部彈性理論可計及納米結(jié)構(gòu)的小尺度效應(yīng)。
　　本文首先利用分子動力學(xué)方法模擬不同溫度下,單層石墨烯在拉伸、剪切和彎曲等加載形式下的變形行為。再結(jié)合模擬結(jié)果,引入非局部彈性理論,利用板的大撓度理論反推出單層石墨烯的等效厚度,

3、進而得到等效彈性參數(shù)。
　　我們將雙層石墨烯看成層間距為0.34nm的雙層板,層與層之間依靠范德華力相互作用。引入非局部彈性理論,建立雙層石墨烯的非線性彎曲和運動方程,再用二次攝動法進行求解。使用分子動力學(xué)方法分別對雙層石墨烯進行彎曲和自由振動的模擬,進而得到撓度和固有頻率。將模擬結(jié)果與理論結(jié)果相對比,我們可以確定小尺度參數(shù)。
　　本文的研究結(jié)果表明單層石墨烯的等效厚度和等效彈性參數(shù)與尺寸和溫度是相關(guān)的,雙層石墨烯的非線性彎