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自从2004年Novoselov等人成功从石墨片中剥离出石墨烯之后石墨烯受到科学界的广泛关注。已有的研究表明石墨烯具有优异的电学、热学、磁学和力学性能。因此石墨烯拥有非常显著的应用前景,尤其在场效应晶体管、传感器等高性能纳电子器件和燃料电池、电池等能量存储领域。尽管对石墨烯力学性质的研究无论在实验还是理论研究方面都做了大量的工作,但是在力热电等多物理场条件下石墨烯的复杂力学行为及相关机理研究以及石墨烯力学性质的手性和尺寸依赖性等相关研究都还很不充分。本文分别采用量子动力学方法和分子动力学方法,研究了在力热电等多物理场条件下锯齿型和扶手型石墨烯的力学行为及相关机理以及耦合作用下的力学行为,并讨论了石墨烯力学性质的手性和尺寸依赖性。应用基于经验势函数的量子动力学方法研究了锯齿型和扶手型石墨烯条带的在拉/压作用下的变形行为。同时讨论了锯齿型和扶手型石墨烯的力学性质及破坏机理。研究表明在拉载荷和压载荷作用下锯齿型石墨烯具有更高的临界应力。通过对锯齿型和扶手型石墨烯Homo、Lumo和Energy gap的性质的分析,我们讨论了载荷对石墨烯电子结构的影响。基于经典电磁理论我们修正了原子矩量法,修正后的模型可以得到变形对石墨烯表面电荷分布的影响。应用该模型获得的石墨烯表面的电荷分布规律与密度泛函方法的结果非常接近,并且具有计算量小耗时少的优点。带电荷原子间的静电相互作用由库伦定律得到。采用基于AIREBO势函数的分子动力学方法模拟了在电荷作用下的锯齿型和扶手型石墨烯的拉伸变形行为,从而分析了力电耦合作用下石墨烯的力学行为。模拟结果表明电荷明显影响了锯齿型和扶手型石墨烯的杨氏模量、临界载荷和破坏机理。最后简要分析了尺寸效应对力电耦合作用下的影响。采用基于AIREBO势函数的分子动力学方法研究了在净电荷和温度场作用下的锯齿型和扶手型石墨烯的力学行为。并采用Nose-Hoover热浴法控制体系的温度,得到不同温度下石墨烯的拉伸应力应变规律。结果表明随着电荷的增大石墨烯的杨氏模量明显降低；随着温度的升高石墨烯的临界应力明显减小。最后基于分子力学基本理论和能量守恒原理给出了石墨烯弹性性质与其原子结构的关系。我们给出了石墨烯的杨氏模量与石墨烯的键长和键角的关系的封闭表达。应用该模型我们讨论了石墨烯杨氏模量尺寸效应的机理。本文对在力热电等多物理场条件下石墨烯的耦合复杂力学行为及相关机理做了初步的研究并讨论了石墨烯的手性性质和尺寸效应,得到了一些有意义的结果。这些结果对石墨烯基纳电子器件的设计和应用有指导意义。