碳纳米管是纳米材料中很重要的和亟待研究与应用的材料之一,对其性能的研究具有重大的理论和现实意义.该文首先用准连续介质力学方法研究了碳纳米管的抗弯刚度,接着提出了一种用来模拟碳纳米管力学性质的修正的分子结构力学方法,然后利用此方法模拟了碳纳米管的拉伸和弯曲特性.该文首先介绍了碳纳米管的基本结构、性能和应用,并综述了碳纳米管力学的历史背景和已取得的成果;然后介绍了分子力学方法的理论基础和一般特征,特别对各能量项的力场函数形式、特点以及它们应用时要注意的问题做了详细的讨论.该文通过对单壁碳纳米管的独特结构的仔细分析,运用分子力学方法,得到了单壁碳纳米管抗弯刚度的计算公式,其结果与目前公认的单壁碳纳米管的有效抗弯刚度吻合得很好.基于单壁碳纳米管的分析结果,提出了一种新的计算多壁碳纳米管抗弯刚度的方法,并推导了多壁碳纳米管的抗弯刚度公式.该公式能在极限条件下很好的还原为经典弹性力学中的抗弯刚度公式,并清楚地反映了单壁碳纳米管抗弯刚度不能由经典弹性力学抗弯刚度公式计算的本质原因.该章的结果很好地解释了多壁碳纳米管的屈服波长与经典预言偏差很大的现象.该文仔细研究了分子力学方法在碳纳米管中的应用,并结合作者对碳纳米管和分子力学的理解,提出了一种基于分子力学的类似于有限元方法的修正分子结构力学方法.该方法是用分子力学中力场势能函数表述系统的势能,并将系统能量按一定方式离散,然后直接从能量原理出发,在小变形假设的基础上,直接建立系统方程.基于此方法,一个计算程序被编写,并用此程序模拟了碳纳米管的拉伸和弯曲特性.从均匀的算例中,计算得到与前人的理论结果一致的碳纳米管的弹性模量的尺度依赖性.在碳纳米管的弯曲算例中,将计算结果和材料力学中的理论结果进行了比较,发现随着碳纳米管半径的增大,其理论结果与计算结果符合得越好.