【精品 硕博论文】一维纳米结构的若干力学行为分析.pdf

一维纳米结构的若干力学行为分析湖南大学硕士学位论文学校代号:密级:无学号:
帅洲川哪眦㈨■●
导师签名:黼≥怠丢沈兽湖南大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书知,/年,月≯日期:如,,年,月と本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊日期:刀,,年广月日
、
要摘一维纳米结构是纳米材料的一个庞大分支,在纳米技术中具有广泛的应用。研究其力学行为对揭示其自身刚度和强度特性以及服役的可靠性、耐久性和稳定性等问题都具有很大意义。因此,本文选取一维纳米结构中的纳米管、纳米线和纳米带为研究对象,对其力学行为进行了分析,可以为了解这些结构的力学性能提供参考,并为相关纳米器件的设计提供帮助。本文研究采用连续体力学的方法,对这几种一维纳米结构的四种力学行为进行了系统的理论研究和数值分析。首先,本文建立了一个研究碳纳米管从硬质基底上撕开的精确模型,对碳纳米管的粘附行为进行了分析。研究发现碳纳米管与基底间的饔檬不仅与碳纳米管的位移有关,而且与其转角有关。数值仿真表明碳纳米管的撕开过程十分复杂,其中包含着不同平衡构型之间的跳跃以及平衡路径的分叉现象。当碳纳米管的半径较大或其在粘附区转角较大时,必须精确考虑转角对碳纳米管与基底间作用势的影响。其次,本文研究了纳米管中横波的传播问题。为了研究横向剪切变形和尺寸效应等因素的影响,本文提出了一个新的梁模型并引入了应变梯度弹性理论。研究表明当波数较大时,只有准确计及横向剪切变形的影响才能给出正确的结果。由二阶和四阶应变梯度理论得到的频散曲线分别为倒渭癗形,理论和数值结果都表明前者对波动问题是不稳定的。此外,研究发现当纳米管的内外半径之比约为时,其横波传播的相速度最大。而后,。通过提出一个新的梁模型,。。,且当壳层的内外半径之比约为庇跋最为明显。同时,,且弱界面对屈曲性能的影响比对自由振动的影响略加明显。最后,本文对文献中报道的石墨烯纳米带的卷曲形貌进行了研究。分析表明轮胎形形貌由边界拉应力导致,而马鞍形形貌由边界压应力引起。卷曲形貌只有当边界应力超过临界值时才会产生,而这个值与石墨烯纳米带的宽度近似地成反比。此外,研究发现在初始卷曲阶段石墨烯纳米带的翘曲变形可以用二次函数比拟,而对于后继卷曲过程,翘曲变形沿边界快速衰减,必须进行精确分析。关键词:一维纳米结构;纳米管;纳米线;纳米带;粘附;波动;弱界面;卷曲一维纳米结构的若干力学行为分析Ⅱ
甒甦瑆.,甌瑂猟,.瓵.’甆琣·甌,瑆琣甀,猻瑀甀甀,,琣瓵,硕上学位论文,,琣’