自从日本学者Iijima于1991年发现了第一根碳纳米管以来,对碳纳米管及其应用进行了广泛、深入的研究。研究表明碳纳米管具有许多十分优异的力学、电磁学和化学性能。为了碳纳米管的应用,需要建立可靠的力学模型,以了解碳纳米管的材料特性和对力学行为的影响。在力学方面,碳纳米管的强度和韧性极高,弹性模量也极高,超过1Tpa,为已知材料中最高的。碳纳米管无论是强度还是韧性,都远远优于任何已知纤维材料。将碳纳米管作为复合材料的增强体,将使之表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性。可以预见碳纳米管增强复合材料可能带来复合材料性能的一次革命。 目前碳纳米管力学性能的研究主要采用实验和数值模拟方法。所有的数值模拟方法可分为两类:连续体模型和原子论模型。原子论模型中以分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟方法最为常见。采用分子动力学方法以及在分子动力学法基础上的混合法时,由于总的自由度过大,数值模拟法受到计算机处理能力的限制。很难直接用于纳米器件和系统的整体性能模拟。Yakobson等利用分子动力学模拟了单壁碳纳米管在压缩、弯曲和扭转载荷作用下的屈曲。将单壁碳纳米管受轴向压缩屈曲的