基于高阶Cauchy-Born准则的多壁纳米管系统力学行为的多尺度研究

纳米管材料近年来持续成为科技界和工业界关注的焦点。本项目以单、多壁碳纳米管和氮化硼纳米管以及由单壁碳、氮化硼纳米管相互嵌套而成的复合纳米管材料为研究对象，对其基本的力学特性以及在复杂工况下的变形机理进行深入地探讨和剖析。拟采用的基本方案为: 基于高阶Cauchy-Born准则和可以合理表征碳、氮化硼纳米管的内原子间相互作用的原子势，分别构建碳、氮化硼纳米管的广义的超弹性本构；通过包含非成键原子间范德华力的作用，分别构建所研究系统的势能泛函，并利用最小二乘无网格法来实现单壁纳米管系统在简单工况下的边值问题计算；通过分子动力学和无网格方法的耦合，构建用于多壁纳米管系统复杂工况下变形机理研究的多尺度模型，基于此模型进一步考察不同的缺陷形式对多壁纳米管系统的力学特性以及力学变形的影响。所获得的结果以期为深入了解碳、氮化硼纳米管材料，以及其可能的工程应用提供理论上的依据。