碳纳米管作为基质材料与纳米结构的基础：通过设计优化进行制造
材料科学
2024-07-31 v1 计算物理
摘要
研究由碳纳米管制成的纳米梯体结构，应用于两种概念应用：作为基质材料的构建单元或用于纳米结构应用。纳米梯体针对不同用途进行优化，包括 various loadings、boundary conditions、parameterizations、objectives and constraints用于构建优化问题。该程序依赖于最近developed的框架，包括分子动力学模拟、神经网络和有限元方法。现将该框架用于纳米结构的设计优化，并比较不同流行启发式优化方法的性能。对由碳纳米管制成的纳米梯体的五种应用进行详细分析，以探讨此类结构的机械行为及优化效率。除了介绍性示例外，还展示了能量捕获型碳纳米管纳米梯体、反常模量纳米梯体、悬臂纳米梯体以及最大化基质材料压缩强度的设计。结果表明，碳纳米管的卓越机械性能确实可被利用，以开发出具有异常机械性能的结构和材料。尽管由于问题的材料和几何非线性所致，大多数 tested 优化方法仍证明为此类材料和结构的设计提供了良好选择。
引用
@article{arxiv.2407.20275,
title = {Carbon Nanotubes as a Basis of Metamaterials and Nanostructures: Crafting via Design Optimization},
author = {Marko Čanađija and Stefan Ivić},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.20275},
year = {2024}
}