文献综述
1.1研究背景石墨烯材料(Graphene material)被誉为21世纪最重要的材料,该材料是由碳原子按照一定排列顺序组成六边形结构,形成蜂窝晶格的片状碳纳米材料。
石墨烯材料具有良好的韧性、热传导、硬度高等性能,广泛应用于生物医学、航空航天、国防军工、通信、机械、土木等领域。
石墨烯的强度和纳观变形破坏机理的研究进展对其应用前景有很大影响,因此,对石墨烯力学性能的研究意义重大。
鉴于石墨烯材料结构的复杂性,使得对其结构和特性的研宄显得至关重要,而其力学性能是影响石墨烯材料应用的主要因素,因此对其力学性能的评估更是成为热门课题。
我国也在十三五产业规划中将石墨烯材料列为重点研宄目标。
考虑到石墨烯的基本结构并不是完全刚性连接,因此余朋在《基于半刚性结点杆件系统有限元模型石墨烯力学性能的研究》一文中前人对石墨稀材料的刚性结点模型的基础上作出进一步改进,提出半刚性结点杆件系统的有限元模型,该模型能更好的吻合实际结构,基于ABAQUS的平台对石墨烯的力学性能分析计算。
该文给出了半刚性结点杆件系统梁单元的空间刚度方程详细推导过程,基于大型有限元软件ABAQUS的平台,开发用户单元子程序(UEL),进行了半刚性结点杆件系统的有限建模,通过数值算例,验证了有限元解答的正确性。
1.2 国内外研究现状1.2.1 二维材料本征力学性能的研究二维材料本征力学性能包括杨氏模量、弯曲刚度、断裂軔性、断裂强度等,然而传统宏观材料的力学性能测试方法不能适用于二维材料体系,主要困难在于样品的精确定位、加载以及需要极高的载荷和位移分辨率等。
早在2008年,Lee等人基于原子力显微镜压痕技术测量得到了单层石墨烯的杨氏模量值。
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