纳米级石墨晶体的各向异性力学性能的计算

理想的石墨晶体是由碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价键,构成六角平面的网状层片结构,层片之间以Van derW aals力相结合.基于原子键合理论的力能关系基本原理:层片内以C—C键合单元相结合,层片间采用连续介质填充单元,建立石墨晶体的复合模型.其中C—C键合单元包括两个节点,每个节点包含三个自由度:ux,uy,uz.键合单元是该复合建模方法的主要部分.通过运算分析,确定了石墨晶体C—C键合单元的各个参数,该参数保证了石墨晶体正交各向异性的性质.同时,通过建立石墨晶体的拉伸、剪切等计算模型,并与实验数据相对比,验证了该石墨晶体复合建模方法的正确性,并将该复合模型用于研究石墨晶体的模态分析.该复合建模方法为研究石墨的微观结构、性能等提供了一种有效的数值模拟方法.