单层石墨烯力学性能尺寸效应的有限元分析

作者：韦琦; 黄君; 黄立新^*; 吴宇

来源：科学技术与工程, 2020, 20(36): 14882-14889.

• 梁单元
• 有限元法
• 石墨烯
• 性能参数
• 尺寸效应

采用杆件系统模拟单层石墨烯结构,其中石墨烯的碳-碳共价键视为杆件,碳原子视为杆件之间的连接点。基于杆件系统的有限元方法,计算出单层石墨烯的弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数。在此基础上,构建尺寸从小到大的8个单层石墨烯计算模型,求得各种尺寸下弹性模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数。通过分析这些力学性能参数随着尺寸变化而变化的结果,研究单层石墨烯力学性能的尺寸效应。数值算例表明,在小尺寸下,扶手型和锯齿型单层石墨烯力学性能的尺寸效应显著,而随着计算模型尺寸的增大,尺寸效应出现弱化;并且在相同尺寸的情况下,扶手型单层石墨烯的弹性模量和剪切模量总是大于锯齿形的相应量。

• 单位
  广西大学; 建筑工程学院