碳纳米管具有极其优异的力学性能，是目前已知的弹性模量和抗拉强度最高的材料，其潜在应用价值巨大，是开发价值最高的纳米材料之一。因此对碳纳米管的结构和特性，特别是含缺陷碳纳米管的力学行为的研究对其实际应用是非常必要的。本文基于分子结构力学理论，采用有限元方法建立了单壁和多壁碳纳米管的有限元模型，研究了碳纳米管的若干力学性能，主要包括以下内容：　　 (1)建立碳纳米管的有限元模型。本文建立了单壁和多壁碳纳米管的有限元模型，并实现了模型中缺陷类型、数量、位置、密度的参数化。　　 (2)碳纳米管的弹性常数计算。本文计算了碳纳米管的弹性模量、剪切模量、泊松比，并分析了各类因素对弹性常数的影响。计算结果表明，单壁碳纳米管的弹性常数随长径比的变化曲线出现分段现象，相邻段之间没有平缓过渡。在本文研究的各类使碳纳米管的弹性性能降低的缺陷中，最危险的是双原子空位缺陷。范德华力作用使双壁碳纳米管的弹性模量略微降低。　　 (3)碳纳米管的压缩屈曲行为模拟。本文对碳纳米管的屈曲临界载荷、临界屈曲应变进行了计算，并对影响屈曲行为的因素进行了分析。研究发现，相同长度的单壁碳纳米管承受临界压缩屈曲应变的能力有一个最优直径，处在该直径的单壁碳纳米管承载能力最强。缺陷位置越接近单壁碳纳米管的中间部位，屈曲临界载荷和临界屈曲应变减小的幅度越大。在某些特定的周向缺陷间隔角度处，屈曲临界载荷和临界屈曲应变具有极大值与极小值。范德华力作用使双壁碳纳米管的临界屈曲应变增大。　　 (4)碳纳米管的振动行为研究。本文对碳纳米管的固有频率和振动模态进行了计算，并分析了各类因素对振动行为的影响。研究发现，单壁碳纳米管的第一阶固有频率随着直径的增大先呈线性增大至最大值后再分阶段缓慢减小。第一阶固有频率随着轴向缺陷之间间隔距离的增大而近似的呈线性关系减小。范德华力作用使双壁碳纳米管的第一阶固有频率增大。