考虑非线性本构和小初始变形的单壁碳纳米管的Bernoulli-Euler梁模型

摘要：

在有限变形条件下石墨烯的应力应变关系是非线性的,而且石墨烯卷曲形成的碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)在应用时通常会产生小的初始变形.但是,在已有的碳纳米管力学性质的研究中还没有同时考虑这两种因数影响.基于石墨烯的非线性本构关系,建立了新的包含小初始变形的Bernoulli-Euler梁模型,然后应用该模型研究了单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)的静态弯曲和一阶受迫振动.结果表明:在静力弯曲时,当初始变形与外荷载的方向一致时,初始变形增大了系统的刚度.当初始变形与外荷载的方向相反时,初始变形使碳纳米管的静力变形变得复杂.在受迫振动时,初始变形和本构中的非线性项都能改变振幅的分岔点的位置.初始变形可以使碳纳米管的力学性质由硬非线性变为软非线性.因此,非线性本构和初始变形均对碳纳米管力学行为有显著影响.

关键词：单壁碳纳米管(SWCNTs)、非线性本构关系、初始变形、Bernoulli-Euler梁、Galerkin方法、多尺度法

所属期刊栏目：21

分类号：O322;O369(振动理论)

资助基金：国家自然科学基金11562009

在线出版日期：2021-07-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：6575-6581