石墨烯是一种性能极优的二维材料,其具有极高的强度、优良的热学特性与电学特性,这些特性使得其自2004年被发现以来得到了广泛的研究。石墨烯作为增强体与金属基体组成的复合材料及其强度研究是其中的研究热点之一。为了从微观机理上了解石墨烯作为增强体的作用,本文利用分子动力学模拟的分析方法,对石墨烯与铜基体组成的复合材料在不同的载荷类型下进行机械特性的研究。首先,建立了铜纳米线以及石墨烯与铜基体组成的复合材料(石墨烯/铜复合材料)模型并对其在轴向拉伸载荷下的机械特性进行分析。主要比较了复合材料和铜纳米线的强度以及通过改变石墨烯的手性与层数等来研究这些因素对于复合材料强度的影响。分析结果表明,石墨烯能极大的增强铜基体材料的拉伸强度,石墨烯的手性极大的影响了拉伸强度和屈服应变的大小,石墨烯的层数则对杨氏模量以及拉伸强度的影响更大。其次,对铜纳米线以及石墨烯/铜复合材料在弯曲载荷下的机械响应进行研究。研究发现,石墨烯是复合材料弯曲强度的主导因素,具有不同手性的石墨烯与铜基体组成的复合材料弯曲强度有较大的差异,而石墨烯相对于铜基体的位置不同对于弯曲强度影响较小。温度的变化对于复合材料弯曲强度影响效果不显著,并没有出现明显的软化现象。最后,分析了石墨烯/铜复合材料在轴向压缩载荷下的屈曲特性并与铜纳米线的屈曲特性进行比较。与复合材料的拉伸特性以及弯曲特性相反,在屈曲特性分析中石墨烯并没有对铜基体材料的屈曲强度起到增强作用,相反还有一定程度的减弱。另外,温度的升高对屈曲强度的减弱作用较明显。