轴压作用下双层碳纳米管屈曲问题的数值分析

考虑双层碳纳米管层间范德华力和弹性介质的作用,利用弹性梁理论,对轴压作用下弹性介质中碳纳米管屈曲问题进行了数值分析。     

范德华力对双层碳纳米管扭转屈曲的影响

基于弹性壳体模型对双层碳纳米管的扭转屈曲问题进行了研究,计及层间范德华力的影响,建立了双层碳纳米管扭转屈曲的临界条件,并进行了数值计算.研究表明,当管径比较小时,范德华力的影响较小.     

含缺陷双层碳纳米管轴压屈曲的分子动力学模拟

为充分了解双层碳纳米管的力学性能,采用分子动力学模拟方法对双层碳纳米管的轴压屈曲变形进行了研究,针对双层碳纳米管的内、外管均为完善管或外管为完善管而内管存在不同缺陷的情况,着重分析对比了内、外管的单壁承载性能及变形特性.结果表明两支单层碳纳米管嵌套形成双层碳纳米管后,无论内管是否存在缺陷,内、外管的单管承载能力均大幅提高,且当内管单独受压产生屈曲变形时,双层碳纳米管的内、外层管变形并不协调.     

弹性介质中多壁碳纳米管扭转屈曲的近似分析

研究了弹性介质中多壁碳纳米管的扭转屈曲,同时考虑了周边弹性介质和范德华力的影响.运用连续介质力学理论,提出了分析多壁碳纳米管扭转屈曲的多层弹性壳模型.基于这一模型,给出了用较少层的弹性壳模型代替多壁碳纳米管的近似分析方法.当N 层碳纳米管的径厚比大于5时,N层碳纳米管可以近似地等效于一个单壁碳纳米管,其等效弯曲刚度和厚度分别是单壁碳纳米管的(10N-9)倍和Ⅳ倍.最后,通过数值计算估计了多壁碳纳米管的临界屈曲扭矩.结果表明,该近似方法是简单、有效的.     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

缺陷对单层碳纳米管轴压屈曲性能的影响

采用分子动力学方法,分别对含单、双原子空位缺陷的扶手椅形单层碳纳米管及其完善结构进行轴向压缩的数值模拟,对比两种长度纳米管在不同温度下的承载性能.模拟结果表明:温度越低、碳纳米管越长,完善纳米管屈曲强度的温度依赖性越显著;管壁缺陷显著降低了单层碳纳米管的承载能力,而且含缺陷碳纳米管的屈曲性能对温度变化并不敏感.     

外压作用下圆锥壳的后屈曲分析

采用koite理论,在文[2]的基础上,对外压作用下圆锥壳的后屈曲性态进行分析计算。     

圆柱壳在轴压冲击载荷下的非对称屈曲分析

研究了轴向时变冲击载荷作用下的圆柱壳非轴对称弹塑性动力屈曲问题,采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌｌ运动方程,本构关系有用增量理论,借助增量数值计算方法求解运动方程。计算表明：初始屈曲发生时,圆柱壳的变形模态呈轴对称性形式,而屈曲发生到一定程度时,圆柱壳就会发生非对称性的变形,而且变形相当明显。     

空间充气支撑管的轴压屈曲分析

将用于空间的Kapton-Al-Kapton充气展开支撑管视为圆柱薄壳,将其初始折痕、褶皱作为初始几何缺陷,采用奇异摄动法研究初始几何缺陷对屈曲荷载和后屈曲平衡路径的影响。结果表明,初始几何缺陷降低了充气支撑管的屈曲载荷,但不同的几何参数与屈曲模态下,充气支撑管对缺陷的敏感度是不同的。     

充满液体的薄壁圆柱壳在轴压作用下的弹塑性屈曲分析

对充满液体的薄壁圆柱壳经受轴向压缩时的屈曲载荷和屈曲模态进行了弹塑性屈曲分析。根据香利不卸载假定,推导了柱壳经受轴压和壳内液体的压力联合作用时弹塑性稳定方程,通过求解此方程得了充满液体的封闭圆壳发生轴对称屈曲时的临界载荷和屈曲波纹数。理论计算与实验结果具有较好的一致性。     

Preparation of double-walled carbon nanotubes

Double-walled carbon nanotubes were prepared using the floating chemical vapor deposition with methane as carbon source and adding small amount of sulfur into the ferrocene catalyst. The optimized technological parameters are: the reaction temperature is 1200℃; the catalyst vapor temperature is 80℃; the flow rate of argon is 2000 SCCM; the flow rate of methane is 5 SCCM. The purified DWNTs under these optimized technological parameters have high purity above 90 wt%.     

第一类抗冻蛋白与冰晶相互作用能的简单计算

第一类抗冻蛋白分子上的苏氨酸或缬氨酸对其在冰晶表面的吸附起主要作用,在此观点的基础上,认为抗冻蛋白分子在冰晶表面的吸附依赖于这些氨基酸上的甲基与冰晶的van der Waals相互作用,从理论上计算了第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能,给出了几种第一类抗冻蛋白分子与冰晶的相互作用能.计算结果与实验结果符合较好.     

Spread of double-walled carbon nanotube membrane

A single-layer double-walled carbon nanotube (DWNT) membrane, with 100 cm2 in area, 50 nm in thickness, was spread by adding a few drops of ethanol (or acetone) on the purified DWNTs. Compared with acetone, ethanol is more efficient in spreading DWNT films. The spreading rate of DWNT mem-brane increases with the ethanol concentration, and it also first increases with temperature (below 60℃), then decreases as the temperature rises to above 60℃.     

氯化氢与乙烯加成反应中化学键动态转变的图像

利用从头算方法研究了氯化氢(HCl)与乙烯(CH2CH2, C2H4)的加成反应。依据分子形貌(MF)理论,计算得到了分子中一个电子所受到的作用势(PAEM)及Dpb,研究了该反应过程中化学键的形成、断裂及范德华相互作用。在分子中紧邻的两原子之间,如果两原子间的Dpb值比体系的电离能大,表明两者之间主要是成键相互作用,反之是范德华相互作用。研究表明,MF理论能够很好地描述分子间的这种范德华作用,并能够特征化化学键的形成或断裂,进而为分子间的化学键形成或断裂提供新的转变图像。     

碰撞诱发颗粒团聚及破碎的力学分析

有别于以往对颗粒团聚问题宏观而粗略的研究,提出从微观受力的角度探索颗粒团聚及破碎的机理。对循环流化床内运动颗粒的全受力分析表明,一般流化条件下,影响颗粒团聚及破碎最主要的作用力为弹性力和vanderWaals力。通过建立基本的Newton运动学方程并结合材料力学可以推导出碰撞变形过程中弹性力和vanderWaals力随碰撞时间的变化规律;进一步对比两者在碰撞过程中的相对大小可对颗粒团聚和破碎的趋势进行力学解释。     

使用碳纳米管AFM针尖的蛋白质高分辨率成像

原子力显微镜(AFM)是分析生物分子结构的有效手段,而目前使用的探针针尖的性质限制了高分辨率图像的获得。该文将碳纳米管安装到原子力显微镜的传统针尖上,制作出碳纳米管针尖以解决这个问题。运用碳纳米管针尖在大气常温条件下获得了由3个单元组成的小鼠抗体IgG蛋白质的Y形结构,并且分子的尺寸与X射线晶体衍射的结果非常接近,这种效果用传统针尖是无法获得的。获得的蛋白质分子超微结构的高分辨率图像为研究蛋白质分子功能提供了有价值的信息。     

轴向压力下功能梯度夹层圆柱曲板的屈曲分析

基于Reissner假设,研究了四边简支的功能梯度夹层圆柱曲板在轴向载荷作用下的屈曲问题.首先,根据功能梯度材料的本构方程,得出了芯材和表层的应力、位移及内力表达式;然后,根据曲板的平衡方程和协调方程,引用应力函数,得到了功能梯度夹层圆柱曲板的方程式;最后,将挠度、横向剪力及应力函数用双三角级数展开,给出了功能梯度夹层圆柱曲板轴向屈曲载荷的计算式.在算例中,通过与经典解及有限元解进行比较,证明了本文方法的正确性,并且分析了芯材上下表层弹性模量比及体积分数指数对功能梯度夹层板轴向屈曲载荷的影响.