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近年来,围绕石墨烯应用,在很多领域取得了惊人的进展,而石墨烯/金属复合材料是石墨烯应用的重点研究方向之一。随着科技的发展,对材料的要求也逐渐趋向轻量高强、功能多样的方向发展,而传统金属材料不可能满足这些要求,因此金属基复合材料的发展日新月异。对于金属基复合材料,石墨烯无疑是一种很好的增强相材料。因此,本文选择石墨烯/铜复合材料作为研究对象,应用分子动力学方法研究其拉伸与纳米压痕的力学性能,分为两部分内容。第一部分,建立了石墨烯/铜复合材料拉伸过程的数值模型,应用分子动力学方法研究了石墨烯/铜复合材料在拉伸作用下的弹性性能、变形机制、位错形成机理和裂纹扩展规律等力学性能,深入探讨石墨烯数量、应变率及裂纹对石墨烯/铜复合材料拉伸性能的影响。首先,通过对单晶铜、单片石墨烯/铜和双片石墨烯/铜复合材料的拉伸结果进行分析,发现石墨烯的加入提高了复合材料的弹性模量和极限强度,且石墨烯的含量越多复合材料的弹性模量和极限强度越大。其次,以不同应变率施加荷载,通过对单片石墨烯/铜复合材料的拉伸结果进行分析,表明应变率越大石墨烯/铜复合材料的拉伸强度越大,但其初始等效弹性模量基本不变。最后,通过对含裂纹单片石墨烯/铜复合材料的拉伸结果进行分析,发现裂纹尺寸越大,石墨烯/铜复合材料的拉伸强度和弹性模量越低。第二部分,建立了石墨烯/铜复合材料纳米压痕的数值模型,应用分子动力学方法对其纳米压痕过程进行模拟,以研究石墨烯/铜复合材料纳米压痕过程的载荷-位移曲线、硬度、弹性模量、位错萌生与演变规律及塑形变形等力学性能,深入探讨石墨烯层数、石墨烯位置、最大压痕深度和球形缺陷对石墨烯/铜复合材料纳米压痕力学性能的影响。首先,通过对单晶铜、单层石墨烯/铜和双层石墨烯/铜纳米复合材料的纳米压痕结果进行分析,发现石墨烯的加入提高了复合材料的载荷峰值、硬度和弹性模量,且石墨烯层数越多复合材料的力学性能越好。并且发现压痕卸载后的残余位错是形成塑性变形的根本原因。其次,讨论了石墨烯位置对单层石墨烯/铜复合材料的纳米压痕力学性能的影响,发现石墨烯离压痕表面的垂直距离越大,其载荷峰值、硬度和弹性模量越低,且深入解释了石墨烯通过阻碍位错的滑移扩展来起到增强作用的微观机理。再次,讨论了最大压痕深度对单层石墨烯/铜复合材料纳米压痕力学性能的影响,发现随着最大压痕深度的增加,石墨烯/铜复合材料的最大压痕载荷、弹性模量和残余塑性变形逐渐增加,但硬度却逐渐减小。最后,讨论了球形缺陷对单层石墨烯/铜复合材料纳米压痕力学性能的影响,表明球形缺陷半径越大,其最大压痕载荷、硬度和弹性模量越小。