横向和纵向荷载下石墨烯/Al层状梁的弯曲特性

采用分子动力学(MD)方法模拟了石墨烯(GNs)/Al层状梁在横向荷载和纵向压缩下的弯曲变形，探究了层状梁弯曲特性的影响因素。从横向荷载下的弯曲结果可见，由于层间作用的影响，层状梁的弯曲刚度随着GNs层数的增加而不断降低。GNs/Al层状梁的弯曲机制并非由GNs和Al组分特性的简单相加，这使经典连续力学难以适用于高各向异性的层状材料中。在单轴纵向压缩中，GNs使细长的层状梁在塑性变形前更易发生屈曲行为。发生屈曲的临界应力σ_cr和临界应变ε_cr主要受层状梁中重复层厚度的影响，尤其在重复层厚度不足2 nm时，σ_cr和ε_cr急剧降低。屈曲后的弯曲变形中，位错形核的拉-压不对称性使原子缺陷仅从受压缩的地方产生。随着GNs层数的增加，重复层间距离降低，层状梁的柔韧性随之增加。