双壁碳纳米管屈曲的曲率效应和振动特性

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本文的第一部分研究双壁碳纳米管的层间范德华力的曲率效应对轴向压缩屈曲的影响。与现有的仅认为范德华力和内外管的挠度差成正比的物理模型不同,本文考虑了范德华力与内外管的曲率差之间的关系。通过分析和推导得出了计及层间范德华力的曲率影响的临界应变的公式。根据新的模型计算出的临界轴向应变要高于不考虑曲率效应的原有模型的结果,并且范德华力的曲率项的系数为一个负值。此外,临界轴向应变的曲率效应对于小波长的失稳模态的影响更为显著。结果显示,在所有现有模型中均被忽略的曲率效应对小内径的多壁碳纳米管失稳问题有着重要的影响。 论文的第二部分着重研究双壁碳纳米管的受迫振动的特性,计算了密度ρ=2.3g/cm3情况下的多种边界条件、多种细长比的固有频率及其振动模态。通过数值计算得出内外管对于不同频率激励的响应。结论显示,随着激励频率的不断升高,碳纳米管的受迫振动将会从共轴振动逐渐过渡到非共轴振动。 论文的最后一部分分析了内外管在不同支撑条件下对自由振动的影响,得出了外管固支,内管自由的情况下的前三阶固有频率。
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