碳納米管的振動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、碳納米管作為一維或者準(zhǔn)一維納米材料，具有許多優(yōu)異而獨(dú)特的機(jī)械、力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能，如它的小尺度、低密度、高硬度和高強(qiáng)度，使得碳納米管可望在材料增強(qiáng)體、納米電子等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
　　納米力學(xué)的常用研究方法主要有：分子動(dòng)力學(xué)方法、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法等，但現(xiàn)有的研究碳納米管的手段和方法都有一定的局限性。因此，非常有必要進(jìn)行碳納米管相關(guān)性質(zhì)的研究工作。除了力學(xué)性能的研究外，還需要研究碳納米管的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)性能等。本文是

2、圍繞碳納米管的力學(xué)性能進(jìn)行研究，研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，本文先介紹了碳納米管的發(fā)現(xiàn)、基本結(jié)構(gòu)、相關(guān)物理量、研究意義及應(yīng)用前景。
　　其次，介紹了碳納米管的常用研究方法、及各方法在碳納米管力學(xué)性能研究中的應(yīng)用。碳納米管的常用研究方法主要有實(shí)驗(yàn)方法、分子動(dòng)力學(xué)方法和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法。
　　再次，采用圓柱殼模型，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，結(jié)合幾何方程和平衡條件，推導(dǎo)了基于非局部彈性理論碳納米管在均勻的軸壓下的屈曲方

3、程；采用Timoshenko梁模型，從三維本構(gòu)方程出發(fā)，推導(dǎo)了基于非局部彈性理論碳納米管彎曲波的動(dòng)力學(xué)方程，并將動(dòng)力學(xué)方程簡化為單變量控制微分方程。
　　最后，結(jié)合單變量微分控制方程和動(dòng)力學(xué)方程，本文分別研究了彈性基體及小尺度參數(shù)對單壁碳納米管和雙壁碳納米管彎曲波傳播的影響。研究表明應(yīng)用Timoshenko梁模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)相速度分支數(shù)依賴碳納米管的管壁數(shù)。對單壁碳納米管，可能存在兩個(gè)相速度分支；對雙壁碳納米管，可能存在四個(gè)相速度分支