چکیده: به دلیل خواص فوق العاده ای مانند استحکام و سفتی بالا که نانوساختارهای نانولوله و گرافن دارند از آنها برای تقویت خواص مکانیکی ماتریس های فلزی استفاده می شود. از این رو، در پژوهش حاضر، رفتار و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های فلزی تقویت شده با نانوساختارها با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، سه نوع نانوساختار نانولوله های کربنی، نانولوله های نیترید بور و گرافن برای ترکیب با ماتریس فلزی به کار گرفته شد. علاوه بر فلزات بلوری، ساختار فلزی نسبتاً جدید شیشه های فلزی نیز در ماتریس نانوکامپوزیت ها مورد بررسی قرار گرفت. در راستای اهداف رساله، ابتدا خواص مکانیکی و مکانیزم تغییر شکل نانوآلومینیم تک-کریستال به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی شد و سپس تأثیر نرخ کرنش و دمای سیستم در خواص مذبور به دست آمد. نتایج به دست آمده، مستقل بودن خواص از نرخ کرنش و وابستگی شدید آنها به دما را نشان می دهند. بعد از آن، از نانولوله ی نیترید بور برای تقویت و بهبود خواص نانوآلومینیم استفاده شد. خواص مکانیکی و مکانیزم تغییر شکل نانوکامپوزیت تحت بارهای مختلف کششی و فشاری به دست آمدند. به علاوه این که، تأثیر کسر اتمی و قطر نانولوله در رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت مطالعه گردید. نتایج نشان می دهند که حضور نانولوله ی نیترید بور بلند تأثیر قابل ملاحظه ای در بهبود خواص مکانیکی دارد به طوری که استحکام کششی آن از GPa 4.67 برای ماتریس خالص به 8.38 برای نانوکامپوزیت با %8.6 کسر اتمی نانولوله ی بلند افزایش می یابد. مدول الاستیک آن نیز از 57.7 به GPa 105 در بارگذاری کششی و از 66.8 به GPa 124 در بارگذاری فشاری افزایش پیدا می کند. به علاوه این که تأثیر قطر نانولوله در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت قابل ملاحظه نیست. اما کسر اتمی نانولوله تأثیر زیادی در خواص مذبور ایجاد می نماید به طوری که با افزایش کسر اتمی از %8.6 به %29.7، استحکام کششی نانوکامپوزیت از 8.38 به GPa 25.7 افزایش می یابد. در ادامه از صفحات بسیار قوی گرافن برای ترکیب با فلزات کریستالی به نام کامپوزیت های نانولایه ای استفاده گردید. مکانیزم تغییر شکل و تأثیر لایه های گرافن تحت بارگذاری فشاری بررسی گردید. همچنین تأثیر ضخامت لایه های فلزی در مکانیزم تغییر شکل کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج به دست آمده، لایه های گرافن مکانیزم تغییر شکل فلزات مس، طلا و نقره را از تشکیل و انتشار نابجایی به تغییر شکل دوقلویی تغییر می دهند و رفتارهای شبه الاستیک و حافظه ی شکل را در کامپوزیت ها موجب می شوند. ضخامت لایه های فلزی نیز ثأثیری زیادی در خواص مکانیکی و مکانیزم تغییر شکل کامپوزیت ها ایفا می کنند؛ به طوری که، با افزایش ضخامت، استحکام فشاری کامپوزیت حدود %300 بهبود می یابد و مکانیزم تغییر شکل از کمانش برای ضخامت های کم به تغییر شکل دوقلویی برای ضخامت های زیاد به دلیل تأثیر حضور لایه های گرافن تغییر می یابد. بعد از آن، از نانولوله ی کربنی برای ترکیب با شیشه ی فلزی Cu64Zr36 جهت بهبود خواص مکانیکی آن استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزودن نانولوله ی کربنی بلند، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت شیشه ی فلزی شامل استحکام و مدول یانگ به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد. با افزودن کسر اتمی 11% نانولوله ی کربنی، مدول یانگ به اندازه 89% و استحکام تسلیم به اندازه 285% در مقایسه با ماتریس خالص در بارگذاری کششی بهبود می یابند. شیشه های فلزی به شدّت ترد هستند که با تشکیل باندهای برشی تحت نیروی اعمال شده به طور سریع می شکنند. از این رو به منظور بهبود نرمی و چقرمگی آنها از لایه های بلند و کوتاه گرافن استفاده گردید. طول های مختلف از ماتریس و همچنین طول و آرایش های گوناگون از لایه های گرافن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی های انجام شده نقش مؤثر حضور لایه های گرافن در مکانیزم تغییر شکل پلاستیک ماتریس را نشان می دهد. حضور این لایه ها مسیر حرکت باندهای برشی شکل گرفته را متوقف کرده و تعداد محل های موضعی تمرکز انرژی کرنش اعمالی را افزایش می دهند. در نتیجه، با افزودن لایه های کوتاه گرافن به ماتریس شیشه ی فلزی و تنظیم آرایش مناسب آنها، می-توان چقرمگی را به اندازه ی %188.8 و نرمی را نیز به اندازه ی 100% بهبود بخشید.