中文摘要：

在对碳纳米管复合材料的模拟中，我们将进一步发展和完善统一有限元框架下的跨尺度计算方法。在原子尺度，我们将采用原子级有限元，该方法计算效率高其计算量与原子个数呈线性增长，而现有的常用的分子静力学模拟多呈现平方增长。由于在离散原子区域和连续区域都采用有限元模拟，可以在统一的框架下求解，收敛速度快，而无需象其他多数跨尺度方法需在不同模拟方法区域界面间满足界面条件而进行很多迭代。对于多种物理作用下的碳纳米

结论摘要：

碳纳米管及其复合材料由于拥有优良的性能在未来的科技中必将会有广泛的应用，而采用含原子模拟的多尺度计算方法对该系统进行研究是最有效的研究手段之一。在本项目的资助下，本研究小组进一步发展了我们的高效原子级与连续有限元的多尺度计算方法，彻底摆脱原子级有限元对商业有限元软件ABAQUS的依赖从而能有更大的自由度来提高算法效率，并对若干个重要的碳纳米管及其复合材料科学与技术问题进行了研究，其中包括多壁碳纳米管塌陷及其扭曲问题、复合材料中表面功能化对碳纳米管机械性能的影响、碳纳米管储氢问题等，得到一批对科学及技术有意义的结论。