21世纪以来,纳米科技得到了很大的发展,已经对人类科技发展、人民生产生活产生了巨大的影响。纳米科技的研究与应用已经遍布了电子、材料、信息、能源、环境、医疗等领域。而其中,纳米材料的力学问题一直是纳米科技领域的热点问题。与宏观材料不同,纳米材料有着表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等效应,因此其在包括力学在内的很多学科中都出现了新奇的现象。在此背景下,本文以单晶纳米线和近两年刚成功合成的两种碳材料为研究对象,使用分子动力学模拟的方法探索了体心立方铁纳米线、面心立方铜纳米线等单晶纳米线特殊振动现象的内在机理,预测了单层金刚石纳米带、碳氮纳米线等新型碳纳米材料的基础力学性质。本文主要包含以下四个部分的内容。第一部分研究了体心立方结构铁纳米线的振动性质。基于纳米线的原子结构,提出了一个有效的离散弹簧-物质模型,用来展现纳米线晶格排列特性与振动性质的关系。对于一维振动,发现纳米线的振动频率会随初始激励幅度的增大而呈非线性缓慢增加。另外,不同长度和高度的铁纳米线模拟结果表明,细长梁的振动频率变化与欧拉-伯努利梁相似,而短粗梁的振动频率变化与铁木辛柯梁相似。对于拍振现象,通过位移信息和模型分析揭示了其动力学特性。此外,观察到沿基础方向施加激励也可能使纳米线出现拍振现象,这与塑性变形有关。最后,尝试通过分析两个基础方向上激励频率之间的关系,初步探索了拍振现象的激励机理。这部分的研究对铁纳米线的振动性质进行了全面的分析,为其做为纳机电系统构件奠定了基础。第二部分研究了单晶纳米线双振动模式的普遍性。基于模拟的结果以及修正的铁木辛柯梁理论,发现了剪切变形在完全对称截面纳米线的振动性质中起到了非常关键的作用。如果纳米线的剪切模量是各向同性的,那么它的振动将呈现单振动模式;然而,如果纳米线的剪切模量是各向异性的,那么它将有两个一阶固有频率且其振动将呈现出双振动模式。尤其是,这种双振动模式不会随着细长比的增大而完全消失。另外,还发现双振动模式的特性不仅存在于金属纳米线中,还存在于其他拥有各向异性剪切模量的纳米线中,如硅纳米线。通过探索悬臂硅纳米线的双振动模式特性,发现它在两个正交基础方向上可以达到介克级质量精度和小到10^-24 N/Hz^-1/2(yN/Hz^-1/2)的力灵敏度。这部分的研究意味着纳米线的振动模式可以通过控制它们的生长方向来有效调节,这将使得它们可以更加广泛地运用到矢量力显微镜中。第三部分研究了单层金刚石纳米带（DNR）的拉伸性质和振动性质。不同原子堆垛结构的DNR具有相似的拉伸刚度。温度的变化对DNR拉伸刚度影响很小,而对其失效应力/应变影响很大。随着温度的升高,DNR的失效应力/应变显著减小。对于振动特性,与石墨烯相比,DNR具有更高的固有频率和品质因子（约为10⁵）。与双层石墨烯不同,DNR具有较高的面内刚度,故而不受翘曲边缘的影响。结果表明,在预拉伸应变下,DNR的固有频率显著提高,同时其品质因子保持在一个很高的数值,进而使其性能指标达到10¹⁵量级。此外,与其他二维材料相比（MoS₂和单层石墨烯）,DNR具有更高的品质因子,这表明它具有更少的热弹性阻尼耗散。进一步发现,当表面氢化的部分在结构中分布不均时,不平衡的应变会使结构发生形变,进而对振动性质产生了显著的影响。这部分的研究表明DNR拥有非凡的振动特性,可以用来发展超灵敏的共振纳米传感器。第四部分研究了超细碳氮纳米线（CN-NTH）的力学性能。与碳纳米线（C-NTH）相比,氮原子的存在提高了碳氮纳米线拉伸和弯曲的刚度。具体来说,PolymerI型和Tube（3,0）型的CN-NTH具有比其对应C-NTH更高的失效应变。然而,Polytwistane型的CN-NTH与其对应的C-NTH相比具有更小的失效应变。模拟结果还表明,氮原子的引入使碳碳键的长度重新分布,从而影响拉伸变形过程中的应力和应变的分布。基于几何关系,C-NTH和CN-NTH中的碳碳键和碳氮键被分成了不同的键组。在同一类键组中,在拉伸变形下碳氮键的变化趋势（拉伸或压缩）与碳碳键相同。特别对于PolymerI型和Tube（3,0）型,氮原子的存在给整个结构带来了额外的延展性,使得结构失效延迟,即具有更大的失效应变。这部分的研究对碳氮纳米线的力学性质做出了全面的分析,这将有助于揭示其潜在的应用,如纳米纤维的组件或纳米复合材料的改性剂。