碳纳米管(CNTs)作为一维纳米材料,具有高模量、高强度及优良的综合性能,是复合材料的理想增强体。本论文采用经典分子动力学方法,结合AIREBO势、Tersoff势、EAM势、Morse势及Lennard-Jones势五种势函数分别描述单壁碳纳米管(SWCNTs)中的碳-碳原子间相互作用、金属原子自身相互作用和金属-碳原子间相互作用,模拟了SWCNTs、纳米Al、Cu、Au金属单晶及SWCNTs植入三种金属单晶的复合模型的拉伸变形过程,从原子尺度分析了SWCNTs及SWCNTs/金属单晶复合体的变形机制,研究了SWCNTs的结构对其力学性能的影响及SWCNTs的加入对金属材料力学性能的影响。此外还建立了SWCNTs按不同取向植入Al晶界的复合模型并模拟其趋衡过程,分析了各复合模型中SWCNTs与金属的界面结合。模拟结果表明SWCNTs的杨氏模量和其管径密切相关,直径越小,模量越高。SWCNTs的抗拉强度同时受结构与管径的影响,扶手椅型管的力学性能优于锯齿型管。SWCNTs的变形属于弹性变形机制,表现为碳原子的六元环在拉伸方向上的均匀伸长。SWCNTs植入单晶Al、Au、Cu复合模型的变形机制为位错滑移变形及孔洞破坏,SWCNTs的植入使单晶金属的强度提高了十几倍。对各种SWCNT/金属复合模型的趋衡模拟结果表明:SWCNT植入单晶金属中界面处碳原子与金属原子表现为较强的斥力作用,SWCNT按不同取向植入Al的大角度晶界时,界面处碳原子与Al原子分别表现为吸引力或斥力作用,植入金属晶界的复合模型的势能比植入金属单晶的复合模型低,结构更稳定。模拟结果可为CNTs增强金属基复合材料的设计提供一定的理论参考。