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范德华力的广义参变本构模型及其在碳纳米管计算中的应用
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641.3[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,工程力学系,大连116023
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10225212,10421202,10640420176),长江学者和创新团队发展计划以及国家基础性发展规划项目(批准号:2005CB321704)资助的课题.
中文摘要:

提出了处理非成键原子间范德华力的广义参变本构模型以及基于此进行碳纳米管结构力学行为数值模拟的数学规划算法.纳米管中原子间短程力作用采用分子结构力学模型来模拟,而作为长程力的范德华力用杆单元来模拟,这类杆单元有着特殊的非线性本构关系.对于这种非线性问题的处理,建立了广义参变本构模型与参数二次规划求解算法.与一般的数值方法相比较,本方法不需要传统的冗长的、反复的迭代,并具有非常好的收敛性,因此为碳纳米管结构力学行为的有效预测提供了保障.数值结果证明了这种方法的正确性和有效性.

英文摘要:

In this paper, a parametric variational principle for van der Waals force simulation between any two non-bonded atoms is established together with the corresponding improved quadratic programming method for numerical simulation of mechanical behaviours of carbon nanotubes. Carbon-carbon covalent bond interaction in carbon nanotubes is modeled and computed based on molecular structural mechanics model. Van der Waals force is simulated by the network of bars with a special nonlinear mechanical constitutive law in the finite element analysis. In comparison with conventional numerical methods, the suggested method does not depend on displacement and stress iteration, but on the base exchanges in the solution of a standard quadratic programming problem. Thus, the model and method developed exhibit very good convergence behavior in computation and provide accurate predictions of the mechanical behaviours and displacement distributions in the nanotubes. Numerical results demonstrate the validity and the efficiency of the proposed method.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876