本文共模拟了三种情形,首先模拟了纯天然橡胶(NR)基质与碳材料底板的摩擦,用以揭示材料的摩擦生热过程;又模拟了碳纳米管(CNT)的拉拔过程,该过程反应拉拔过程的基质温度响应及CNT的受力变化;最后进行了NR/CNT复合材料的摩擦过程,该过程下摩擦与拉拔共同呈现,综合评估了之前内容,以揭示摩擦与拉拔共同作用下,复合材料的热性能及力学性能。本文核心思想体现在无论拉拔模拟还是摩擦模拟,都将基质做分层处理,用于研究整体与部分之间的关系,从而对复合材料性能测评提供参考。第一部分摩擦模型探究了基质本身的温度变化趋势,理解摩擦过程升温现象。首先基质在不同摩擦速度下的升温情况不同,速度较快时温度并不会很高,当速度较慢时基质温度较高。其次不同粗糙度对基质升温影响不同,光滑底板仅有范德华力对基质的牵拽,而粗糙底板,除范德华牵拽影响外,粗糙峰会刺入基质从而对基质分子链有刻划影响,该过程增加了基质产热量。之后通过输出质心位移坐标,发现不同条件下,基质的蠕动方式不同。最后分析了摩擦过程的势能变化图,揭示了摩擦时分子势能的变化。第二部分拉拔模型分别在不同环境温度下进行拔出模拟,结果显示:基质整体温升曲线呈线性增长,且环境温度越高增长速率越大。又探讨了分层基质的温升曲线,得出当环境温度升高时,拉拔造成的滑移层向外扩大。另外改变拉拔速度,探讨了各层基质温度响应对速度的不同“灵敏性”。通过分析路径文件及分层基质的升温不同点,来对拉拔过程所引起的基质滑移现象有更直观的认识。最后记录了拉拔过程环境温度与CNT受力间的关系,结果表明相同速度下,温度越高拉力越大;相同温度下,速度越高拉力越大。第三部分摩擦副为NR/CNT复合材料基质与粗糙金刚石底板,在摩擦过程中,内部CNT与金刚石底板相互勾连,CNT被拉出基质最后脱落。首先讨论了CNT与NR的界面结合能与摩擦过程的原子分布,发现环境温度越高界面结合能越大。其次探讨了拔出能的计算以及界面剪切应力,结果表明温度升高拔出能量减小,界面剪切应力增大。之后模拟了基质整体与各层在摩擦过程的温度分布,加入了CNT的橡胶基质在摩擦过程中能将基质整体温度收敛于固定值。最后探究CNT受力,发现环境温度上升,CNT轴向受力有所增加。质心位移曲线有较好的平衡度,可知,复合基质具有较好的硬度。微观实验研究成本高,运用分子动力学将大幅降低研究成本。本次模拟在于研究NR/CNT复合材料的摩擦过程,现有文献多以探针扰动复合基质,但探针只能模拟单个粗糙峰对基质的刻划,无法代表众多粗糙峰的共同影响,本文模拟多个粗糙峰,并且摩擦副运动方式也更接近于实际。