高分子材料因为其轻质、耐腐蚀的特点而被广泛应用在航空航天、交通运输等领域,但本身的低强度也阻碍了它进一步的发展,因此,对聚合物基复合材料各项性能（特别是力学性能）的深入研究必不可少,尤其是以新型碳纳米材料作为增强体时。本文采用分子动力学（MD）方法并结合理论分析,对新型碳纳米材料——螺旋石墨烯（HGs）的力学性能展开了分析,并研究了螺旋石墨烯/环氧树脂纳米复合材料（HGs/epoxy）的力学性能;同时考虑到HGs具有巨大的拉伸性,还分析了大变形状态下螺旋石墨烯/聚乙烯纳米复合材料（HGs/PE）的拉伸行为。主要研究内容如下:（1）基于AIREBO势函数利用MD方法研究了HGs的拉伸性能,发现相邻自由线圈之间的范德华（vd W）相互作用在初始变形和分层阶段起着关键作用,而在弹性变形阶段,拉伸载荷主要由碳-碳（C-C）键承受。同时基于连续介质力学理论,建立了基于层间vd W相互作用的简化理论模型,用于预测不同尺寸HGs在初始变形和稳定分层阶段的拉伸性能。发现HGs在初始变形阶段的临界位移与内外径无关,而与自由线圈数呈线性关系（有效线圈数范围内（≤26））,临界拉伸力则与HGs的尺寸有关;稳定分层阶段的分离力与自由线圈数无关,与HGs的线圈宽度呈现正相关（宽度较小时）。理论结果与MD结果相吻合。（2）基于CVFF势函数利用MD方法研究了HGs/epoxy纳米复合材料的力学性能,发现在相同交联度下,HGs/epoxy比epoxy体系具有更高的杨氏模量和屈服强度;当交联度较低时,HGs对环氧树脂的增强作用更明显。在82%交联度时,相比于epoxy体系,HGs/epoxy体系沿X、Y、Z方向的杨氏模量分别提高了18.87%、20.98%和24.07%,屈服强度分别提高了18.46%、23.51%和18.42%。HGs/epoxy体系整体力学性能的提高主要归因于分子链与HGs之间的机械缠绕,特别是当分子链与HGs相邻线圈间发生缠绕时,基体与增强体之间的结合能更大,体系的力学性能更好,力学各向异性更明显。HGs的内外径对HGs/epoxy体系的力学性能和各向异性也会有显著的影响。由于羟基基团的相互作用,氧化螺旋石墨烯（20%氧化度）与环氧树脂基体具有更高的界面结合能,相邻螺旋线圈与环氧树脂分子链更容易形成机械缠绕,更有利于提升HGs/epoxy纳米复合材料的整体力学性能。（3）基于PCFF势函数利用MD方法研究了HGs/PE纳米复合材料的拉伸行为,发现在拉伸过程中聚乙烯键结作用和HGs的层间vd W作用扮演着重要角色,聚乙烯分子链发生扭转变形并向直链方向转变（即取向度提升）,而HGs则会发生层间相互滑移。与多层堆叠石墨烯/聚乙烯体系相比,HGs在抵抗拉伸变形时不会产生明显的层间滑移,这是因为HGs具有特殊的三维结构,层与层之间不仅有范德华相互作用还有原子键的连接,因此在大变形的状态下,HGs/PE体系具有更强的承载能力。本文研究结果不仅为具有螺旋结构的新型纳米材料的力学性能计算提供了理论模型,还为螺旋石墨烯纳米复合材料的合成提供了理论支撑。