石墨烯材料(Graphene Materials)被誉为21世纪最重要的材料,该材料是由碳原子按照一定的排列顺序组成六边形结构,形成蜂窝晶格的片状碳纳米材料。石墨烯材料具有良好的韧性、热传导、硬度高等性能,广泛应用于生物医学、航空航天、国防军工、通信、机械、土木等领域。由于石墨烯材料在应用过程中具有不可替代性,在往复荷载下一旦出现不稳定因素,将会是不可磨灭的灾难,因此对其力学性能的研究有着至关重要的意义。基于分子结构力学理论,对于石墨烯薄片力学性能的研究,前人将碳碳共价键类比为梁单元,认为结点是刚性连接,因此提出刚性结点模型,取得良好的计算效果。本文将碳碳共价键看成梁单元,相邻共价键间用弹簧连接,提出了半刚性结点杆件系统的有限元模型,在该模型中引入弹簧系数K,包括弹簧抗弯刚度k1、抗拉刚度k2、抗扭刚度K3。根据结构力学知识,推导了半刚性结点杆件系统梁单元的空间刚度方程,基于大型有限元商用软件ABAQUS计算平台,开发用户单元子程序(UEL),进行了半刚性结点杆件系统的有限元建模,通过数值算例,验证了有限元解答的正确性。详细讨论了弹簧系数A的影响因素,分析了不同影响因素下石墨烯结构杨氏模量的变化,确定了弹簧系数k的数值。在半刚性结点杆件系统的有限元模型基础上,对石墨烯结构的杨氏模量及屈曲应力进行了计算分析。讨论了不同尺寸对理想石墨烯杨氏模量的影响,算例表明理想石墨烯的杨氏模量大小与尺寸没有关系;分析了缺陷单元数目和位置对含缺陷石墨烯杨氏模量的影响,结果发现缺陷单元数目越多,杨氏模量越小;y方向的缺陷对石墨烯结构破坏更大;讨论了不同边界条件对理想及含缺陷石墨烯屈曲应力的影响,算例表明两者均在固支条件下屈曲应力值最大,结构比较稳定。