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石墨烯拉伸力学性能温度相关性的数值模拟 被引量：16
1
作者 韩同伟 贺鹏飞 +1 位作者 王健 吴艾辉 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1638-1641,1672,共5页
采用Tersoff势对扶手椅型（Armchair）和锯齿型（Zigzag）单层石墨烯薄膜在不同热力学温度下（0～3000K）的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟，预测了石墨烯薄膜拉伸力学性能对温度的依赖性，并比较了不同温度条件下相同几何尺寸... 采用Tersoff势对扶手椅型（Armchair）和锯齿型（Zigzag）单层石墨烯薄膜在不同热力学温度下（0～3000K）的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟，预测了石墨烯薄膜拉伸力学性能对温度的依赖性，并比较了不同温度条件下相同几何尺寸的扶手椅型和锯齿型单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的差异．结果表明：石墨烯薄膜的拉伸力学性能和变形机制对温度有强烈的依赖性，2种不同手性的单层石墨烯薄膜的杨氏模量、抗拉强度、拉伸极限应变均随温度的升高而显著减小．石墨烯薄膜力学性能的各向异性也受温度的影响，当温度低于600K时，扶手椅型石墨烯薄膜的力学性能优于锯齿型的；但当温度超过600K时，特别是高温时，扶手椅型薄膜的力学性能的优势逐渐减弱，甚至低于锯齿型的． 展开更多
关键词 单层石墨烯薄膜 拉伸力学性能 分子动力学方法 温度相关性
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空位缺陷对单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响 被引量：11
2
作者 韩同伟 贺鹏飞 +1 位作者 王健 吴艾辉 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1210-1214,共5页
采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷... 采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷和双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜的杨氏模量没有影响,但在一定程度上降低了拉伸强度和拉伸极限应变.单原子空位缺陷和双原子空位缺陷使拉伸强度降低幅度最高达8.10%和6.41%,并大幅度降低极限应变.缺陷对石墨烯的拉伸变形破坏机制也有一定的影响.在外载作用下,新的缺陷的萌生位置均出现在空位缺陷附近. 展开更多
关键词 空位缺陷 单层石墨烯薄膜 拉伸力学性能 分子动力学
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单层石墨烯薄膜拉伸破坏应变率相关性的分子动力学研究 被引量：10
3
作者 韩同伟 贺鹏飞 +2 位作者 王健 郑百林 吴艾辉 《中国科学（G辑）》 CSCD 北大核心 2009年第9期1312-1319,共8页
采用Tersoff势对扶手椅型(Armchair)和锯齿型(Zigzag)单层石墨烯薄膜在不同应变率条件下的零温单向拉伸破坏过程进行了分子动力学模拟,预测了石墨烯薄膜拉伸破坏的应变率效应.结果表明,石墨烯薄膜的拉伸力学性能具有应变率相关性.当应... 采用Tersoff势对扶手椅型(Armchair)和锯齿型(Zigzag)单层石墨烯薄膜在不同应变率条件下的零温单向拉伸破坏过程进行了分子动力学模拟,预测了石墨烯薄膜拉伸破坏的应变率效应.结果表明,石墨烯薄膜的拉伸力学性能具有应变率相关性.当应变率低于5×109s-1时,两种不同手性的单层石墨烯薄膜的拉伸过程经历了一次强化阶段,杨氏模量均随应变率的增大而减小,抗拉强度对应变率不敏感;当应变率高于5×109s-1时,拉伸过程经历了二次强化,尤其锯齿型的,杨氏模量、抗拉强度和对应的拉伸应变均随应变率的增大而显著增大.在不同的应变率下,石墨烯薄膜具有不同的拉伸破坏变形机制.在低应变率下,石墨烯沿主断裂带断裂破坏,而在高应变率下,形成了缺陷簇,具有非晶化特征. 展开更多
关键词 单层石墨烯薄膜 拉伸力学性能 分子动力学方法 应变率效应
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单层石墨烯薄膜材料纳米压痕过程的分子动力学解析 被引量：6
4
作者 张霖 赵宏伟 +3 位作者 杨倚寒 马智超 黄虎 马志超 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1558-1565,共8页
在原子尺度上分析了单层石墨烯的纳米力学性能和变形损伤机理,得到了纳米压痕仿真的载荷-位移曲线;对不同半径金刚石压头、不同半径石墨烯材料、不同温度以及边界条件等因素对石墨烯纳米力学性能的影响分别进行了讨论,并得到了以下结论... 在原子尺度上分析了单层石墨烯的纳米力学性能和变形损伤机理,得到了纳米压痕仿真的载荷-位移曲线;对不同半径金刚石压头、不同半径石墨烯材料、不同温度以及边界条件等因素对石墨烯纳米力学性能的影响分别进行了讨论,并得到了以下结论:当压头压入深度小于临界深度hc时,石墨烯材料发生纯弹性形变;达到hc时,石墨烯薄膜压头下方原子键断裂并产生撕裂破坏;大于hc时,在压头下方区域的原子相对位置不能完全恢复到压入前的位置,这些原子成为石墨烯材料再次加载时的破坏起点。薄膜材料出现裂口后,集中于压头下方的最大应力迅速减小,应力随之发生了均匀化分布。此外,石墨烯材料半径主要影响压痕过程中的临界深度,而对临界载荷、弹性模量和破坏应力的影响不大。温度升高引发石墨烯薄膜材料的弹性模量和破坏极限均出现了一定程度的下降。 展开更多
关键词 非金属材料力学性能 单层石墨烯薄膜 分子动力学 纳米压痕 应力分布
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以缺陷石墨烯撕裂性能微观机理提升材料力学实验的内涵
5
作者 朱宇帆 杨亮 《材料科学》 2018年第12期1110-1118,共9页
材料力学性质的测量是材料类、机械类及土木类专业学生必备的一项基本技能,但材料应力产生的机理却在材料力学实验中未能充分展现。为实验过程中可由原子分子层面直观展示材料撕裂过程的原子位移及受力变化从而更深层次挖掘材料力学实... 材料力学性质的测量是材料类、机械类及土木类专业学生必备的一项基本技能,但材料应力产生的机理却在材料力学实验中未能充分展现。为实验过程中可由原子分子层面直观展示材料撕裂过程的原子位移及受力变化从而更深层次挖掘材料力学实验的内涵及微观尺度表现以提高学生对材料力学的微观机理的深入了解,本文设计了基于分子动力学典型二维材料缺陷石墨烯的撕裂仿真实验。实验采用分子动力学方法对完美及含单原子空位缺陷和双原子空位缺陷的单层锯齿型和扶手椅型石墨烯撕裂力学性能及变形机制进行分子动力学模拟研究。通过拉伸过程中原子位移及受力的直观演示,可以提高材料力学的教学质量,增强学生对力学产生的原因的更深层次的理解。 展开更多
关键词 单层石墨烯薄膜 空位缺陷 撕裂力学性能 温度 教学
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