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含空位缺陷单壁碳纳米管断裂行为的有限元模拟
  • ISSN号:1007-8827
  • 期刊名称:《新型炭材料》
  • 时间:0
  • 分类:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]西北工业大学机电学院,陕西西安710072, [2]西北工业大学材料学院,陕西西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(51275417,51221001)
中文摘要:

提出了碳碳键的断裂准则,建立了含空位缺陷碳纳米管的有限元模型,基于此断裂准则采用有限元方法对单壁碳纳米管的断裂行为进行了模拟研究,计算得到了碳纳米管的抗拉强度和极限应变,并研究了单原子空位缺陷对碳纳米管抗拉强度和极限应变的影响。结果表明理想单壁碳纳米管的抗拉强度约为100 GPa,极限应变约为20%。单原子空位缺陷显著降低了碳纳米管的抗拉强度和极限应变,使抗拉强度降低了20%~30%,极限应变降低了12%~18%,这也正是碳纳米管极限强度的实验结果远低于理论预测结果的原因。

英文摘要:

A finite element model of single-walled carbon nanotubes(SWCNTs) was established using ANSYS parametric design language,by which their fracture behavior was simulated on the platform of ANSYS using the criterion of the fracture of a carboncarbon bond based on the Morse potential.The influence of a single atomic vacancy on the tensile strength and ultimate strain of SWCNTs was investigated.Results showed that the tensile strength and ultimate strain of perfect SWCNTs are about 120 GPa and 22%,respectively.Values for SWCNTs with the single vacancy are 20-30% and 12-18% less than those of the perfect ones.This is why the experimental tensile strengths of SWCNTs are far less than the theoretical predicted values.In addition,the tensile strengths of SWCNTs are anisotropic at large deformations,which agrees well with the simulation results obtained using molecular mechanics.

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期刊信息
  • 《新型炭材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 主编:成会明
  • 地址:太原市桃园南路11号中科山西煤化所
  • 邮编:030001
  • 邮箱:tcl@sxicc.ac.cn
  • 电话:0351-2025254
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-8827
  • 国内统一刊号:ISSN:14-1116/TQ
  • 邮发代号:22-164
  • 获奖情况:
  • 1999年、2000、2001年连续三年评为山西省一级期刊,荣获中科院2000年优秀期刊三等奖,入选2001年度科技部组织的“中国期刊方阵”,中国期刊方阵“双效”期刊,2004年获第三届中国百科杰出学术期刊奖,2005年获第三届国家期刊提名奖,2006年获第二届北方十佳期刊奖,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:5764