一种用于石墨烯的高效超弹性有限元新模型及其在碳纳米管与碳纳米锥中的应用
计算工程、金融与科学
2018-04-30 v2 计算物理
摘要
针对基于石墨烯的结构（如石墨烯、碳纳米管（CNT）和碳纳米锥（CNC））提出了一种新的超弹性材料模型。该模型基于由右曲面 Cauchy-Green 应变张量与一个结构张量得到的一组不变量。模型完全非线性，可模拟屈曲与后屈曲行为。其参数由已有的量子数据标定，并嵌入于一种无转动等几何壳公式中。相对于 Ghaffari 等人[1]基于 Kumar 与 Parks[2]对数应变公式的有限元模型，本模型加速比为 1.5。通过单轴拉伸与纯剪切试验验证了材料行为。以若干数值算例说明了该材料模型的性能，包括 CNT 与 CNC 的弯曲、扭转与壁面接触。壁面接触采用基于 Lennard-Jones 势的粗粒化接触模型建模。算例中捕捉到了屈曲与后屈曲行为。结果与文献中的参考结果对比，吻合良好。
引用
@article{arxiv.1802.09825,
title = {A new efficient hyperelastic finite element model for graphene and its application to carbon nanotubes and nanocones},
author = {Reza Ghaffari and Roger A. Sauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.09825},
year = {2018}
}