基于欧拉梁模型的充流单壁碳纳米弯管波动性能研究.pdf

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1、ValueEngineering·123·基于欧拉梁模型的充流单壁碳纳米弯管波动性能研究TheStudyofWavePropagationofSingle-walledCurvedCarbonNanotubeFullFilledwithFluidBasedonEulerBeam郭哲GUOZhe；尹春松YINChun-song（昆明理工大学建筑工程学院，昆明650500）（FacultyofCivilEngineeringandArchitecture，KunmingUniversityofScienceandTechnology，K

2、unming650500，China）摘要：本文研究了充满流体的弯曲单壁碳纳米管与流体相互耦合作用下的振动力学行为，利用Hamilton变分原理推导出弯曲的单壁碳纳米管与流体耦合作用下的控制方程，考察了在考虑流体边界条件下的纳观尺度效应、管长、管的曲率半径、流体流速和振幅对碳纳米管的流固耦合振动的影响，最后得到结论：纳观尺度、管长、振幅和曲率半径的增加都会导致碳纳米管耦合振动的频率大幅增加；纳观尺度与管长同时增加时，频率增加的幅度会减小；振幅与曲率同时增加时，碳管振动幅度会有很大提高。Abstract:Thevibrationphy

3、sicbehavioroffullfilledwithfluidcurvedcarbonnanotubefixedontheWinklerfoundationisstudiedinthispaper.Hamiltonvariationalprinciplewasusedtogetthecontrolequationsofthecurvedcarbonnanotubecoupledwithfluidandthispapertakesnanosacle,length,curvatureratio,fluidvelocityandwave

4、amplitudeintoconsiderationassignificantfactorstostudythewavepropagationofcurvedcarbonnanotube.Itgetsthatwiththeincreasingofthenanoscale,length,curvatureratio,fluidvelocityandwaveamplitude,thecouplevibrationfrequencyratiowillincreaseheavily.Butwhennanoscaleandthelengtho

5、fcarbonnanotubeincreaseatthesametime,theincreasementofthefrequencyratiowillbesmaller.Withwaveamplitudeandcurvatureratioincreasingatthesametime,thefrequencyratiowillincreaseheavilytoo.关键词：弯曲单壁碳纳米管；曲率；Hamilton变分原理；流体边界条件；振动频率比Keywords:curvedcarbonnanotube；curvatureratio；

6、Hamiltonvariationalprinciple；fluidandsolidinteraction；frequencyratio中图分类号：TN751.1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2017）01-0123-06DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2017.01.0510引言振动界限频率为50GHz。[16]最早开始对碳纳米管进行研究的是日本学者Iijima，Postma等使用非线性梁模型研究了两端固定的碳纳[1]米管的振动行为，并在计算过程中使用了Galerkin方法，最其在na

7、ture上发表的文章拉开了对碳纳米管研究的热潮。碳纳米管是一门新兴的材料，其在生物运输、导热、导电方后总结出对于小电荷载碳纳米管在线性区域由于缺少热随面的性能优异[2，3]。目前对于碳纳米管的研究手段形式多机噪声几乎是无用的。随后，Georgantzions[17]等提出可以将样，其中对于其力学性能的研究较为集中。碳纳米管的力碳纳米管分散为一系列有质量的点来描述单壁碳纳米管的学性能研究手段有试验法和理论推导法。由于试验条件的振动特点。他们在研究中发现，碳纳米管的长宽比对于其振影响，试验的手段收到很大限制[4]，故而理论推导法更加可动

8、行为有特别重要的影响。Conley[18]等提出了一个模型同时行。早期的理论推导法主要集中在分子动态模拟（MD）上，考虑了平面内和平面外的振动情况，他们认为直管的振动由于MD方法在算法上的复杂性以及在大规模计算中耗很有可能不是在同一个