五边形石墨烯是近年来提出的仅由碳五环构成的准二维亚稳态碳结构,由于其独特的几何构型,五边形石墨烯具有与石墨烯非常不同的物理化学特性,具有罕见的负泊松比特性和超高的力学性能。近年来对五边形石墨烯的研究成为国内外材料科学和凝聚态物理等领域的研究热点之一。在力学性能方面,目前国内外学者主要研究了五边形石墨烯在拉伸和剪切载荷作用下的力学行为和变形破坏机制,而在压头压入载荷作用下,尚缺乏系统的研究。本文基于纳米压痕分子动力学数值模拟结合连续介质力学理论,分别研究了五边形石墨烯在球形压头和圆柱形压头载荷作用下的力学性能和变形破坏机制,并分析了各种因素对五边形石墨烯力学性能的影响规律。主要工作如下:1、系统地研究了五边形石墨烯在球形压头和圆柱形压头作用下的力学性能和变形破坏机制。研究发现,五边形石墨烯在两种类型的压头载荷作用下表现出与拉伸、剪切载荷相一致的塑形变形特征,而引起塑形变形的原因是由于不可逆的碳五元环向碳多元环结构的转变。采用两种压头的纳米压痕结果表明,五边形石墨烯薄膜在压头加载过程中,其变形破坏过程大致可分为四个阶段:（1）弹性变形阶段,表现为碳碳键的伸长,不存在碳环结构的转变;（2）塑性变形阶段,存在碳五元环向多元环结构的转变;（3）强化阶段,压头载荷和压入深度呈现出线性关系;（4）断裂阶段,表现为碳碳键的断裂和新缺陷的形成。2、系统地研究了两种压头纳米压痕过程中各种因素对五边形石墨烯力学性能的影响规律,确定了获得五边形石墨烯本征力学性能参数的纳米压痕条件参数。研究发现,五边形石墨烯在球形压头作用下,当薄膜半径与球形压头半径的比值不小于15,薄膜半径不小于22.5 nm时,可以准确地获得五边形石墨烯的杨氏模量为256.65-265.66 N/m,而弹性极限对五边形石墨烯薄膜半径和压头半径的大小不敏感。不同于球形压头,五边形石墨烯在圆柱形压头作用下,其杨氏模量不受薄膜长度与圆柱形压头半径的比值以及薄膜大小的影响,当圆柱形压头的长度和薄膜的宽度相同时,在五边形石墨烯薄膜的侧向施加周期性边界条件,可以消除侧向边界效应。在纳米压痕过程中,五边形石墨烯的杨氏模量随温度的升高呈现出线性下降趋势,而压头加载速率对杨氏模量基本没有影响。