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本文以分子结构力学方法为理论基础，将碳-碳共价键等效比拟为空间梁单元，利用ANSYS创建了能够恰当模拟各种类型碳纳米管的分子结构有限元模型。主要对单壁完美碳纳米管、单壁含缺陷碳纳米管和多壁碳纳米管受轴向压缩，纯弯曲和扭转载荷作用下的非线性屈曲行为进行了数值模拟，研究结果对于揭示碳纳米管非线性力学行为规律、指导纳米器件设计具有一定参考价值。针对受轴压载荷作用的碳纳米管，模型一边施加全约束，另一边施加轴向载荷。先对单壁不含缺陷碳纳米管进行轴压屈曲分析，然后对含缺陷和多壁碳纳米管进行了模拟分析。结果表明:单壁不含缺陷碳纳米管的临界轴压载荷与直径成正比，与长径比成反比。含一个缺陷的单壁碳纳米管，O°和30°缺陷比60°和90°缺陷更容易影响碳纳米管的稳定性。含多个缺陷的碳纳米管，随着缺陷数目的增多，O°、30°和60°缺陷会逐渐降低扶椅型碳纳米管的临界轴压载荷，而90°缺陷反而会提高其临界载荷。多壁碳纳米管的临界轴压载荷要比同直径单壁碳纳米管大，临界屈曲应变随其长度的增大而减小。针对受弯曲载荷作用的碳纳米管，在其模型一端施加全约束，另一端施加跟随力弯曲载荷，然后进行模拟计算。当单壁不含缺陷碳纳米管L/D≤6时，碳纳米管发生弯曲屈曲时处于不稳定后屈曲状态，当L/D≥6时，处于稳定后屈曲状态。含多缺陷碳纳米管，轴向0°、30°和60°缺陷会降低其临界弯曲载荷，90°会提高临界载荷。周向0°、90°和30°缺陷的碳纳米管随着缺陷数目增多，其临界弯曲载荷会下降。多壁碳纳米管与单壁碳纳米管相比，其临界弯曲载荷有两个极值。对于受扭转载荷作用的碳纳米管，在其一端加全约束，另一端加跟随扭转力载荷。随着单壁不含缺陷碳纳米管长径比的增大，其临界扭矩也跟着不断增大。多缺陷碳纳米管:含O°和60°缺陷的扶椅型和30°缺陷的锯齿型碳纳米管随着缺陷数目的增多，其临界扭矩先变小随后变大，含90°缺陷的锯齿型碳纳米管随着缺陷数目的增多，其临界扭矩不断下降。多壁碳纳米管随着碳纳米管长度的增加，其临界扭转屈曲角度随之增大;长径比越大，双壁碳纳米管临界扭矩越小，并且越容易发生屈曲。