碳纳米材料,如富勒烯、碳纳米管、石墨烯和碳纳米锥等,因具有诸多奇特的物理化学性能,如低密度、高强度、高导热率、高导电率和大的比表面积等,在各个工程领域中均有巨大的应用潜力。受限于实验室和工业制备的条件,碳纳米材料不可避免地存在缺陷,如点缺陷、线位缺陷和面缺陷等。点缺陷最为常见,空位缺陷是经典的点缺陷。相关文献表明空位缺陷对碳纳米材料的力学性能有重要的影响。因富勒烯、碳纳米管和石墨烯生产技术领先,它们首先得到科学家广泛而深入的研究,碳纳米锥的研究则紧随其后。目前,国内外针对含空位缺陷碳纳米锥力学特性的文章报道较少。本文研究丰富了国内关于碳纳米锥力学特性的研究,且对于碳纳米锥的工程应用具有指导意义,如纳米传感器和纳米探针。首先考虑各种锥角、锥高、空位缺陷类型和势能函数对碳纳米锥力学特性的影响,进行分子动力学拉伸模拟对比试验。根据试验对比结果,选定一系列含锯齿型空位缺陷的碳纳米锥作为研究对象,AIREBO作为势能函数,进一步研究空位缺陷相关参数(尺寸、位置、分布等)对碳纳米锥力学特性的影响。本文以拉伸为主,压缩和扭转为辅,获得各种空位缺陷条件下的碳纳米锥的温度-时间关系曲线、载荷-应变关系曲线和构型演变,以及拉伸/压缩载荷极限、扭矩极限、拉伸/压缩应变极限、扭转角度极限等力学特性。研究结果表明:(1)缺陷中心与锥顶的距离小到某个阈值时,拉伸载荷极限和拉伸应变极限都将显著降低至某个程度后不再明显变化。(2)在上述临界位置下,若沿碳纳米锥周向增加尺寸相同的缺陷,拉伸载荷极限和拉伸应变极限变化不明显;上述临界位置下,若缺陷数目相同,则缺陷沿周向位置的变化对拉伸载荷极限和拉伸应变极限的影响不大。(3)对于中心位置处于锥高的一半的缺陷,缺陷的轴向尺寸逐渐增大时,拉伸载荷极限和拉伸应变极限均逐渐降低至某个程度后不再明显变化。(4)对于中心位置处于锥高的一半的缺陷,其方向由轴向转变成横向,拉伸载荷极限和拉伸应变极限均逐渐降低。(5)对于压缩和扭转试验,随着缺陷数目沿碳纳米锥周向增加,载荷极限和变形极限都逐渐降低,其下降的程度明显高于拉伸试验。