多壁碳纳米管的屈曲和振动问题研究的开题报告.docx

多壁碳纳米管的屈曲和振动问题研究的开题报告
开题报告
题目：多壁碳纳米管的屈曲和振动问题研究
一、选题的背景和意义
碳纳米管作为一种新兴的纳米材料，具有良好的力学性能和电学性能。多壁碳纳米管作为其中一种形态，其在强度、韧性、导电性等方面的表现更优于单壁碳纳米管。多壁碳纳米管的力学性质受其层数和外径大小的影响，同时在应用过程中会受到载荷作用而发生屈曲和振动现象。因此，研究多壁碳纳米管在屈曲和振动方面的行为规律对于其在纳米器件等领域的应用具有重要意义。
二、研究现状
目前，多壁碳纳米管的屈曲和振动问题已经成为许多研究者关注的热点问题。已有一些研究表明，在外部荷载作用下，多壁碳纳米管的屈曲行为与管壁层数、管径、荷载方向、荷载大小等因素密切相关。同时，对于多壁碳纳米管的振动问题，研究者采用了经典力学模型，如欧拉-伯努利梁理论和薄壁圆柱理论，进行研究，与实验结果比较发现具有较好的一致性。
三、研究内容和方法
本课题旨在进一步研究多壁碳纳米管的屈曲和振动问题，主要研究内容包括以下几个方面：
1.利用分子动力学（MolecularDynamics，MD）方法研究多壁碳纳米管在外部力荷载下的变形和屈曲行为；
2.建立多层次、多因素的多壁碳纳米管屈曲模型，分析多壁碳纳米管在不同荷载作用下的屈曲规律和屈曲形变特征；
3.基于经典力学理论，建立多壁碳纳米管的振动模型，分析多壁碳纳米管的振动特征和内部应力分布规律。
四、预期研究成果
通过对多壁碳纳米管的屈曲和振动问题进行研究，预计得到以下几点成果：
1.揭示多壁碳纳米管在荷载作用下的力学响应特性和屈曲机制；
2.建立多层次、多因素的多壁碳纳米管屈曲模型，可用于预测多壁碳纳米管的屈曲应力、屈曲刚度等重要参数；
3.基于经典力学理论，分析多壁碳纳米管的振动特征和内部应力分布规律，为其在纳米电子器件等领域的应用提供参考。
五、工作计划
1.文献调研和研究方案设计（2021年9月-11月）；
2.利用分子动力学方法开展多壁碳纳米管的屈曲研究（2021年12月-2022年3月）；
3.建立多壁碳纳米管屈曲模型，分析其屈曲行为和特征（2022年4月-2022年6月）；
4.基于经典力学理论研究多壁碳纳米管的振动问题（2022年7月-2022年10月）；
5.论文撰写和毕业论文答辩（2022年11月-2023年1月）。
六、参考文献
1.Cao,S.,Wu,X.,Liew,K.M.,&Wong,C.H.(2015).Predictingcriticalbucklingstrainofmulti-walledcarbonnanotubesunderuniaxialcompression.Carbon,95,760-769.
2.Li,F.,&Li,C.(2020).Thecharacteristicsofbucklingandvibrationofdifferent-walledcarbonnanotubesusinganimprovedcohesivezonemodel.JournalofAppliedPhysics,127(24),244301.
3.Shao,Q.,Jin,W.,&Lu,G.(2018).Vibrationofmulti-walledcarbonnanotubes:Amechanicalanalysis.CompositeStructures,192,184-190.