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碳纳米管弯曲和拉伸等效弹性模量的计算分析被引量：3: 2005年; 碳纳米管中的结合键为C—C共价键,它有3个特征参数:键能、键长和键角.首先给出C—C键合关系的坐标描述,然后基于对势函数定义了相应的势能泛函,并建立了相应的计算模型,系统分析了不同手性矢量参数单壁碳纳米管在拉伸和弯曲情形下的力学行为,基于实验结果,按碳纳米管的中空结构计算了相应的等效弹性模量,研究了扶手椅型SWNT(3,3)～SWNT(14,14)的等效弹性模量变化规律.研究结果表明,在拉伸和弯曲情形下,按碳纳米管中空结构计算得到的等效弹性模量为237～239GPa,泊松比为0.21.该结果具有实验上的统计性质.; 曾攀; 关键词：等效弹性模量键角键长泛函键能单壁碳纳米管

纳米级石墨晶体层片力学性能的等效模型及分析被引量：1: 2008年; 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,在其平面内再构成网状层片结构。文中对基于原子键合力能关系的CCBE等效模型和经典的BEAM单元等效模型作了比较分析。其中CCBE包括两个节点,每个节点包含三个平移自由度。与经典BEAM单元相比,其两个节点均没有转动自由度。CCBE和BEAM单元的各个参数可以通过石墨晶体的相关实验获得。通过对石墨晶体层片的拉伸、剪切等效模型的柔度(刚度)系数计算分析,并与实验数据相对比,验证了CCBE等效建模方法的正确性和合理性。该等效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。; 杨学贵曾攀

纳米级石墨晶体的各向异性力学性能的计算被引量：4: 2006年; 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.; 杨学贵曾攀; 关键词：各向异性

C_(60)分子Raman活性振动模态的计算分析被引量：1: 2007年; 分子的振动特征是标定微观物质结构的重要手段,Raman光谱可以准确地测定分子振动的具有极化率的特征频率,而相应的振动模态则需要采用理论分析或计算来得到,群论方法是计算分子振动特征的主要方法,但它的分析过程非常复杂,在应用中具有较大的难度。本文在分子力学原理的基础上,针对碳-碳共价键给出相应的能量描述关系,建立了完整的碳-碳键合单元,并应用于C60分子的振动分析和计算,给出了C60分子Raman活性振动模态的计算结果,与相应的实验结果进行了比较,验证了本文所提出建模方法的正确性和实用性,基于实验数据还得到碳纳米材料中的碳-碳共价键的力常数,为分析具有共价键的纳米分子的振动性能提供一种简洁、高效的计算分析方法。; 曾攀杨学贵杜婧; 关键词：分子振动拉曼光谱 C60分子

用于C-C共价键力能关系表征的等效C-C键合单元被引量：2: 2007年; 基于Born-Oppenheimer近似的二次函数形式的势能关系,研究了C-C键沿键轴伸缩、在σ平面和π平面内旋转的力学表征.在原子的平衡位置附近和线弹性的范围内,得到了基于原子核位移表达的平衡关系.在定义一个C-C共价键上两个原子的6个位移自由度的基础上,构建了完整的等效C-C键合单元.当对构成晶形碳的C-C共价键的六环结构进行建模时,等效C-C键合单元方法能够反映出共价键中的键长、键角和键能这三大特征.通过对石墨片和C60分子振动的计算分析和实验比较,得到等效C-C键单元中的力常数,并讨论了力常数的变化状况.该文还对单壁碳纳米管的拉伸弹性模量进行了计算分析,取得较好的效果.等效C-C键合单元可以为碳材料的大规模分子力学计算提供一种实用方法.; 曾攀杜婧杨学贵; 关键词：力常数石墨碳纳米管

用于C_(60)纳米分子振动分析的碳-碳键合单元及坐标变换: 2008年; C60是一种纳米分子,具有许多非常重要的物理化学性质,采用Raman光谱可以测得它的分子振动特征,正是这种振动特征可以明显地表征出它的分子结构和原子键合关系。本文基于分子力学的基本分析原理,给出一种用于描述碳-碳共价键在小位移情形下力能关系的计算单元,称为碳-碳键合单元,重点讨论该单元在实际建模过程中的坐标变换问题,将所建立的碳-碳键合单元用于C60纳米分子的振动分析,分别给出了C60纳米分子的Ag(1)、Ag(2)、Hg(1)三个特征振型和频率,并与群论的分析结果、Raman光谱实验结果进行比较,证明了所提出分析方法的正确性和实用性。; 曾攀杨学贵杜婧; 关键词：C60 分子振动

定向多壁碳纳米管束的压缩塑性实验研究: 2006年; 对具有定向结构的碳纳米管试样进行了压缩和卸载实验,得到了试样完整的实验曲线;在压缩过程中,试样表现为非线性的应力应变关系,且瞬时模量随变形逐渐变大;在卸载过程中,试样的应力应变关系表现为另一条路径;整个压缩和卸载过程形成一个回线,在完全卸载后存在有残余的不可恢复塑性变形。应用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对试样的微观结构进行观察;研究了碳纳米管在压缩实验过程中的微观变形状况;分析了其塑性变形机理,为进一步研究碳纳米管的非线性力学行为提供了一定的实验基础。; 曾攀杨学贵王锐; 关键词：多壁碳纳米管塑性变形

Nonlinear Constitutive Equation for Green Sand Considering the Tri-axial Compression Behavior: 2004年; The compression characteristics of green sand were investigated experimentally, including the squeezing and yielding during deformation. An expression was developed for the transient compression modulus of sand during compression. Based on the hypothesis put forward of the compression state, the differential equation for the nonlinear constitutive equation was deduced by introducing a move-yield poten- tial function. The state constitutive equation under the tri-axial experiment is further studied according to the sand attributes, considering the differential form of Hooke’s law and the Mohr-Coulomb condition. The re- lated experiment data are applied to verify the proposed constitutive model of sand.; 曾攀孔劲; 关键词：三轴试验型砂弹塑性材料

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国家自然科学基金(10172054)