输流碳纳米管及碳纳米管阵列的振动特性研究

基本信息
批准号:11402087
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:甄亚欣
学科分类:
依托单位:华北电力大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:彭慧春,王军,赵振敏
关键词:
横向谐波激励波的传播输流碳纳米管范德华力振动特性
结项摘要

The excellent mechanical, chemical, electromagnetic and thermal properties of carbon nanotube, makes it widely used in the reinforced materials, electrochemical devices, sensor, hydrogen storage, drug delivery and nano-electronics and so on. The main issues are as follows: (1) Investigate the influence of complex environment composed of electric, thermal, magnetic fields on the propagation characteristics of flexural wave in the carbon nanotube and vibration stability properties of fluid-conveying single-walled carbon nanotube, to provide theoretical basis for the application of carbon nanotubes in nanoscale electronic devices. (2) Investigate the nonlinear vibration characteristics of fluid-conveying double-walled carbon nanotube under the coupling effect of nonlinear van der Waals force and nonlocal effect with consideration of tube’s transverse large deformation, and system’s forced vibration under transverse harmonic excitation force, explore the different dynamic behavior of double-walled carbon nanotube other than single-walled carbon nanotube, to provide a meaningful reference for the diesign of nano transport stream elements and improvement of nanotube’s stability. (3) Break through the limitation of dynamical analysis only for single carbon nanotube conveying fluid currently; investigate the elastic wave propagation of carbon nanotube array embedded in elastic medium and dynamic characteristics of carbon nanotube array conveying fluid, to provide theoretical support for revealing the principle of plants transporting water in nature.

碳纳米管优异的力学、化学、电磁学和热学性能,使其在材料增强、电化学器件、传感、储氢、药物传输和纳米电子等领域获得广泛应用。本课题主要研究内容如下:(1) 研究电热磁耦合的复杂环境对碳纳米管中弯曲波的传播特性和输流单壁碳纳米管的振动稳定性的影响,为碳纳米管在纳米电子器件中的应用提供理论基础。(2)研究非局部理论与非线性范德华力和横向大变形耦合作用下输流双壁碳纳米管的非线性振动特性以及横向谐波激振力作用下系统的强迫振动,探索双壁碳纳米管不同于单壁碳纳米管的非线性动力学现象,为纳米输流元件的设计和纳米管路稳定性的提高提供有意义的参考。(3)突破当前仅对单根输流碳纳米管进行动力学分析的局限,研究嵌入弹性介质的碳纳米管阵列中弹性波的传播以及输流碳纳米管阵列的动力学特性,为揭示自然界中植物输水过程的原理提供理论支持。

项目摘要

碳纳米管优异的力学、化学、电磁学和热学性能,使其在材料增强、电化学器件、传感、储氢、药物传输和纳米电子等领域获得广泛应用。本项目的研究成果为:(1)基于非局部弹性理论,研究了热磁耦合作用下输流单壁碳纳米管的动力学特性;研究了由两根输流碳纳米管构成的系统的振动和稳定性。(2)考虑碳纳米管的横向大变形,研究了横向谐波激振力作用下输流碳纳米管具有内共振的强迫振动;采用分数阶模型,研究了粘弹性输流管道的非线性动力学特性。(3)基于非局部弹性理论,研究了磁场环境下输流双壁碳纳米管中弯曲波的传播特性;考虑表面效应理论,研究了粘弹性输流碳纳米管中波的传播特性;进一步,基于非局部应变梯度理论,研究了考虑表面效应和多物理场作用情况下,粘弹性纳米输流管道中波的传播特性。(4)研究了开裂纹转子和呼吸裂纹转子的振动特性,为裂纹转子故障诊断和不稳定振动控制提供了理论依据。研究结果可为纳米材料更好地应用于能源和生物医学领域提供理论依据,为纳米输流元件的设计和纳米管路稳定性的提高提供有意义的参考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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