石墨烯是近年来发现的继富勒烯和碳纳米管之后的又一种新型的低维碳纳米材料，它是由碳原子通过共价键结合而成的蜂窝状的二维晶体结构。理论分析和实验测试都表明石墨烯具有超高的强度、刚度以及优异的电、热、光学性质，因此在很多领域都具有极其广阔的应用前景，被认为是具有战略意义的新材料，对其力学性能和微观变形机理的研究是当前国内外的一个研究热点。本文采用基于有限元的分子结构力学方法，理论研究了理想无缺陷和含Stone-Wales缺陷石墨烯的力学性能及变形机理。通过分子力学理论中的原子间势能和结构力学理论中梁的应变能之间的等价关系，建立了理想及含Stone-Wales缺陷的单层和多层石墨烯纳米带的空间刚架结构模型，并根据分子力学中的力常数得到该刚架模型的几何及物理参数。借助ANSYS软件，建立石墨烯的有限元模型，分别研究了理想石墨烯纳米带的尺寸及手性相关的力学性能以及Stone-Wales缺陷对其力学性能的影响。对于理想的石墨烯，分别研究了扶手椅型、锯齿型单层石墨烯纳米带的弹性模量和泊松比随结构长度和宽度增加时的变化规律，证实了单层石墨烯纳米带的弹性模量和泊松比具有尺寸和手性相关性。考虑了原子间作用的非线性效应，研究了单层石墨烯纳米带的拉伸破坏行为，给出了拉伸变形曲线及强度极限。研究了表面弛豫对多层石墨烯纳米带力学性能的影响，分析了其弹性模量和泊松比与表面弛豫系数以及石墨烯纳米带层数之间的关系。对于含Stone-Wales缺陷的石墨烯，分别研究了缺陷的类型、数量、位置以及两个缺陷之间的距离等因素对两种手性的单层石墨烯纳米带的弹性模量和泊松比的影响。另外，本文还研究了表面Stone-Wales缺陷对多层石墨烯纳米带的力学性能的影响。