基于分子动力学的富勒烯冲击下石墨烯力学行为模拟

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolfboy5566
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石墨烯优异的机械性能使其成为抗冲击保护领域的理想材料。研究石墨烯在高速冲击下的变形机理具有重要意义,但由于实验和计算困难,很少研究石墨烯在弹丸冲击下的力学行为。因此,本文采用分子动力学模拟来研究单层和旋转双层石墨烯在高速冲击下的力学行为。AIREBO势场被广泛应用于本文中的分子动力学模拟。本项研究为石墨烯在冲击下的变形机理和穿孔动力学提供了基本的了解,表明石墨烯在冲击防护材料领域具有潜在的应用,并取得了以下研究成果:1.研究了单层石墨烯应力波传播,并计算了锥波和轴向波的速度,模拟结果得到较高的锥波和轴向波速度表明,单层石墨烯在冲击过程中能很好地对于冲击能量进行耗散。2.研究了在不同冲击入射角和冲击速度下双层石墨烯的恢复系数,基于双层石墨烯的恢复系数计算值,我们的模拟结果表明,对于低角度和高速入射,双层石墨烯在垂直方向上具有更好的能量降低效果。接着,我们监测了不同旋转角度的双层石墨烯冲击模拟下弹丸的冲击和回弹动能。3.研究了石墨烯在更高速度弹丸冲击下的穿孔行为,监测了富勒烯弹丸的位移、速度、动能,并对石墨烯的不同破坏模式进行了分析。
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