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自2010年石墨烯的发现获得Nobel物理学奖以来，二维材料发展十分迅速。由于和晶体硅基质有较好的相容性，石墨烯、硅烯和锗烯在晶体管领域应用的前景引起人们极大的关注。而电子器件的制造离不开对材料的力学性质的认识，因此对石墨烯、硅烯和锗烯力学性质的深入了解具有重要的应用价值。同时，对石墨烯、硅烯和锗烯力学性质的进一步研究可以加深对这些材料的理论认识，研究涉及原子势函数、分子动力学、晶体学和数值计算等诸多方面的问题，所以这方面的工作又具有相当的学术价值。本文利用分子动力学模拟方法，进行了系统的工作，开展了手性石墨烯的拉伸力学性质、多层石墨烯的剪切性质和硅掺杂石墨烯的拉伸力学性质的研究;开展了翘曲硅烯剪切力学性质和尺寸及温度影响因素的研究，以及平面硅烯拉伸和剪切力学性质研究;开展了锗烯剪切力学性质和尺寸及温度影响因素的研究;此外，首次开展了Ⅳ型菌毛力学性能的拉伸分子动力学研究。本文的研究成果和创新点主要包括: 采用Tersoff势对手性石墨烯的拉伸力学性质、多层石墨烯的剪切性质和硅掺杂石墨烯的拉伸力学性质进行了分子动力学模拟。研究了手性取向对石墨烯薄膜拉伸力学性质的影响，得到了相应的应力-应变关系以及拉伸破坏形态，不同的手性取向对石墨烯薄膜的杨氏模量影响不明显，得到了石墨烯薄膜的杨氏模量等力学性质随手性角度的变化关系;研究了不同层数对锯齿型和扶手椅型石墨烯薄膜剪切力学性质的影响，得到了相应的应力-应变曲线关系以及剪切破坏形态。随层数的增加，锯齿型和扶手椅型石墨烯薄膜的剪切模量变化趋势不明显，但锯齿型和扶手椅型石墨烯薄膜的剪切强度和极限剪切应变均呈下降趋势;研究了不同硅掺杂比对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜拉伸力学性质的影响，得到了相应的应力-应变关系以及拉伸破坏形态，并对其力学性质参数进行了最小二乘法拟合，硅原子的替换掺杂对石墨烯薄膜杨氏模量的影响明显，其极限拉伸应变和拉伸强度随着硅原子掺杂比的增大而显著减小。本文对手性石墨烯薄膜的拉伸力学性质进行了首次研究，得到了杨氏模量等力学性质随与手性角度的变化关系;首次对多层石墨烯薄膜剪切破坏过程进行深入研究;首次得到了硅掺杂石墨烯薄膜的拉伸力学性质，获得了杨氏模量等力学性质与硅掺杂比的关系。 采用SW势对翘曲硅烯薄膜剪切破坏过程进行分子动力学模拟。除扶手椅型翘曲硅烯薄膜的弹性模量外，尺寸对锯齿型翘曲硅烯薄膜的弹性模量、两类型的剪切强度和极限剪切应变影响明显;随着温度的增加，扶手椅型和锯齿型翘曲硅烯薄膜的剪切模量变化趋势相同，先增加后减小，前者的剪切强度和极限剪切应变均呈明显下降的趋势，而后者的下降较平缓;在剪切荷载的作用下，翘曲硅烯薄膜的破坏主要在靠近边缘部位形成并沿近似水平方向延伸，不断形成新的破坏，期间会形成硅的立体结构。本文首次得到了翘曲硅烯薄膜的剪切模量等力学性质、应力-应变曲线关系和剪切破坏形态。 同时，采用Tersoff势对平面硅烯薄膜的拉伸和剪切力学性质进行了分子动力学模拟。随着温度的增加，锯齿型和扶手椅型平面硅烯薄膜的剪切模量、剪切强度和极限剪切应变均呈明显下降的趋势;尺寸大小对扶手椅型和锯齿型平面硅烯薄膜的弹性模量、拉伸强度和极限拉伸应变影响不大;在剪切荷载的作用下，两者的破坏主要在靠近边缘部位形成并沿剪切水平方向延伸，直至破坏断裂。 采用Tersoff势对锗烯薄膜的剪切力学性质进行了分子动力学模拟。尺寸大小对扶手椅型和锯齿型锗烯薄膜的弹性模量、剪切强度和极限剪切应变影响明显;随着温度的增加，扶手椅型和锯齿型锗烯薄膜的剪切模量先增大后减小，前者的剪切强度和极限剪切应变均呈明显下降的趋势，而后者的下降较平缓;在剪切荷载的作用下，锗烯薄膜的破坏主要在靠近边缘部位形成，随后在扶手椅型锗烯薄膜中沿近似水平方向延伸，在锯齿型锗烯薄膜中向膜内延伸，六角元胞蜂巢状不断被破坏并会形成锗的立体结构。本文首次得到了锗烯薄膜的剪切模量等力学性质、应力-应变曲线关系和剪切破坏形态。