单层石墨烯力学性能尺寸效应的有限元分析

摘要：

采用杆件系统模拟单层石墨烯结构,其中石墨烯的碳-碳共价键视为杆件,碳原子视为杆件之间的连接点.基于杆件系统的有限元方法,计算出单层石墨烯的弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数.在此基础上,构建尺寸从小到大的8个单层石墨烯计算模型,求得各种尺寸下弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数.通过分析这些力学性能参数随着尺寸变化而变化的结果,研究单层石墨烯力学性能的尺寸效应.数值算例表明,在小尺寸下,扶手型和锯齿型单层石墨烯力学性能的尺寸效应显著,而随着计算模型尺寸的增大,尺寸效应出现弱化;并且在相同尺寸的情况下,扶手型单层石墨烯的弹性模量和剪切模量总是大于锯齿形的相应量.

关键词：梁单元、有限元法、石墨烯、性能参数、尺寸效应

所属期刊栏目：20

分类号：TB383(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金11262002

在线出版日期：2021-03-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：14882-14889