分子動(dòng)力學(xué)模擬的Lammps實(shí)現(xiàn).ppt

B、使用L-J勢(shì)模擬裂紋的擴(kuò)展,L-J 無量綱化計(jì)算中的單位,B、使用L-J勢(shì)模擬裂紋的擴(kuò)展,裂紋,lower,upper,leftupper,leftlower,x,y,Lammps計(jì)算輸入文件,# 2d LJ crack simulation(問題的基本初始化) dimension 2 #2維分子動(dòng)力學(xué)模擬 boundary s s p #x,y方向不存在周期邊界條件，z方向周期邊界條件。 atom_style atomic #原子類型（金屬） Neighbor 0.3 bin #建近鄰表參數(shù)（rc+0.3）bin表示為近鄰表類型。 neigh_modify delay 5 #間隔多少載荷步重新形成近鄰表,Lammps計(jì)算輸入文件,# create geometry創(chuàng)建初始幾何構(gòu)形 Lattice hex 0.93 #指定晶格類型（二維hex）和晶格常數(shù) Region box block 0 100 0 40 -0.25 0.25 #定義一個(gè)區(qū)域 create_box 5 box #在指定區(qū)域建立一個(gè)simulation box,5表示原子類型的種類數(shù) create_atoms 1 box #在simulation box中創(chuàng)建類型為1的原子（原子位置初始化） Mass 1 1.0 Mass 2 1.0 Mass 3 1.0 Mass 4 1.0 Mass 5 1.0 #指定單個(gè)原子的質(zhì)量,Lammps計(jì)算輸入文件,# LJ potentials(指定原子作用勢(shì)) pair_style lj/cut 2.5 #指定lj勢(shì)，截?cái)喟霃綖?.5 pair_coeff * * 1.0 1.0 2.5 #指定lj勢(shì)參數(shù) # define groups（便于加載） Region 1 block INF INF INF 1.25 INF INF Group lower region 1 #定義lower組（便于施加外加速度） Region 2 block INF INF 38.75 INF INF INF Group upper region 2 #定義upper組（便于施加外加速度） Group boundary union lower upper #定義總邊界組 Group mobile subtract all boundary #定義可動(dòng)原子組（便于統(tǒng)計(jì)溫度）,Lammps計(jì)算輸入文件,region leftupper block INF 20 20 INF INF INF region leftlower block INF 20 INF 20 INF INF group leftupper region leftupper group leftlower region leftlower #定義左上、左下原子組（便于指定裂紋的存在） set group leftupper type 2 set group leftlower type 3 set group lower type 4 set group upper type 5 #指定原子類型（便于指定裂紋的存在）,Lammps計(jì)算輸入文件,# initial velocities初始化速度 compute new mobile temp #定義溫度的計(jì)算（可動(dòng)區(qū)域內(nèi)統(tǒng)計(jì)平均） compute new2 mobile stress/atom #定義原子應(yīng)力的計(jì)算（整個(gè)區(qū)域） Velocity mobile create 0.01 887723 temp new #按指定的溫度（0.01）計(jì)算方法，初始化原子的速度 Velocity upper set 0.0 0.3 0.0 #upper原子組y方向的速度為0.3 Velocity mobile ramp vy 0.0 0.3 y 1.25 38.75 sum yes #mobile原子的速初始度從0到0.3線性變化 # fixes施加約束 fix 1 all nve #nve系綜的積分算法 fix 2 boundary setforce NULL 0.0 0.0 #邊界boundary上力條件，鋼化原子，便于加載！,Lammps計(jì)算輸入文件,# run運(yùn)行計(jì)算 timestep 0.003 #時(shí)間間隔步 Thermo 200 #每200步輸出熱動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)量 thermo_modify temp new #計(jì)算溫度通過new指示的方法計(jì)算 neigh_modify exclude type 2 3 #原子2，3之間作用取消（也就是通過不使他們?cè)诮彵碇谐霈F(xiàn)實(shí)現(xiàn)） Dump 1 all atom 500 dump.crack #每隔500步將原子信息寫入文件dump.crack Dump 2 mobile custom 500 dump2.crack tag x y z c_new22 run 5000 #進(jìn)行5000步的模擬,C.使用EAM勢(shì)模擬Ni的循環(huán)行為,u,z,x,y,常溫30K條件下,# 3d metal 拉伸模擬 #模擬條件的初始化 Units metal #指定模擬中的單位類型 boundary s s s #指定模擬的邊界條件 atom_style atomic #指定原子類型，原子的屬性 Lattice fcc 3.52 #指定材料的晶格類型和晶格常數(shù) region box block -5 5 -5 5 -15 15 #xlo,xhi,ylo,yhi,zlo,zhi =區(qū)域box的上下限 create_box 1 box #建立只有1中原子類型的simulation box create_atoms 1 box #在simulation box中創(chuàng)建類型為1的原子（原子位置初始化）,Lammps計(jì)算輸入文件,pair_style eam #定義原子之間相互作用勢(shì) pair_coeff * * Ni_u3.eam #定義作用勢(shì)的參數(shù)，通過文件輸入 Neighbor 2.0 bin #定義近鄰表參數(shù)(r+rc),rc=2.0埃 neigh_modify delay 5 #定義更新近鄰表的加載步間隔,Lammps計(jì)算輸入文件,region lower block INF INF INF INF INF -13 #生成lower區(qū)域，便于加載 region upper block INF INF INF INF 13 INF #生成upper區(qū)域，便于加載 group lower region lower #定義lower組 group upper region upper #定義upper組 group boundary union lower upper #定義boundary組 group mobile subtract all boundary #定義mobile組，便于計(jì)算統(tǒng)計(jì)溫度（調(diào)溫）,Lammps計(jì)算輸入文件,#定義計(jì)算和邊界鋼化 compute new2 all centro/atom #定義計(jì)算原子的適配度（針對(duì)所有的原子） compute new3 mobile temp 定義計(jì)算統(tǒng)計(jì)溫度（針對(duì)可動(dòng)原子） Fix 1 all nve #時(shí)間積分算法（微正則系綜） fix 2 lower setforce NULL NULL 0.0 #使得lower group之間沒有z方向的力，z方向鋼化 fix 3 upper setforce NULL NULL 0.0 #使得upper group之間沒有z方向的力，z方向鋼化,Lammps計(jì)算輸入文件,#定義控溫和原子速度初始化 fix 4 mobile temp/rescale 10 30.0 30.0 5.0 1.0 #使用直接調(diào)溫法調(diào)整mobile原子的速度，每10步一調(diào) #使得目標(biāo)溫度為30+-1K，溫度在30+-5rescale之外調(diào) fix_modify 4 temp new3 #調(diào)溫時(shí)，計(jì)算溫度采用news計(jì)算 Velocity mobile create 30 887723 temp new3 #初始化mobile group中原子的初速度 #通過溫度30K初始化，溫度通過new3計(jì)算，887723為隨機(jī)數(shù),Lammps計(jì)算輸入文件,dump 2 all custom 200 d_t.txt tag x y z c_new2 #定義輸出，每?jī)砂俨捷敵鲆淮?#tag為原子標(biāo)號(hào) #x，y，z為原子坐標(biāo) #c_new2為new2所計(jì)算的原子適配度 #這一參數(shù)可以判斷原子是否是理想晶格 #或者在位錯(cuò)和堆垛層錯(cuò)上 timestep 0.001 #時(shí)間步長間隔（ps=10e-12秒） #時(shí)間步長在飛秒量級(jí)10e-15秒 #小于原子自振周期的十分之一（0.1ps/10）,Lammps計(jì)算輸入文件,Lammps計(jì)算輸入文件,thermo_style custom step temp pe etotal press vol #屏幕輸出梁的控制，step加載步 #temp溫度，pe總勢(shì)能，etotal總能量 #press為壓強(qiáng),vol為simulation box的體積 thermo 100 # 每100步在屏幕上打印統(tǒng)計(jì)熱動(dòng)力學(xué)量 thermo_modify temp new3 #輸出的溫度為new3的計(jì)算值,#弛豫和循環(huán)加載 run 2000 #不加任何載荷計(jì)算2000步 velocity upper set 0 0 0.4 velocity lower set 0 0 -0.4 run 10000 velocity upper set 0 0 -0.4 velocity lower set 0 0 0.4 run 20000 velocity upper set 0 0 0.4 velocity lower set 0 0 -0.4 run 10000 #循環(huán)載荷模擬,Lammps計(jì)算輸入文件,D.使用EAM勢(shì)模擬Ni的剪切行為,v,upper,lower,mobile,z,x,y,Ni FCC 晶格,D.使用EAM勢(shì)模擬Ni的剪切行為,Z,x,Y,y,z,# 3d metal shear simulation 3維金屬剪切模擬 Units metal #采用金屬材料單位 boundary s s p #施加z方向的周期邊界條件 atom_style atomic #定義原子之間的相互作用（沒有鍵鍵作用） Lattice fcc 3.52 #指定晶格為fcc，晶格常數(shù)3.52埃 Region box block 0 16.0 0 10.0 0 2.828427 #定義區(qū)域box （x上下限，y上下限，z上下限） create_box 3 box #在box區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建包含3種原子類型的simulation box,Lammps計(jì)算輸入文件,Lammps計(jì)算輸入文件,Lattice fcc 3.52 orient x 1 0 0 orient y 0 1 1 orient z & 0 -1 1 origin 0.5 0 0 #指定晶格類型、晶格常數(shù)、x,y,z坐標(biāo)的晶向 # &續(xù)行符、晶胞的起始點(diǎn)（0.5表示半個(gè)晶格常數(shù)） create_atoms 1 box #在box區(qū)域內(nèi)建立類型為1的原子 pair_style eam #定義原子之間作用勢(shì)為嵌入原子勢(shì) pair_coeff * * Ni_u3.eam #指定嵌入勢(shì)參數(shù)文件,Lammps計(jì)算輸入文件,neighbor 0.3 bin #指定原子近鄰列表參數(shù)rc+r1中的r1 neigh_modify delay 5 #指定近鄰表更新頻率 region lower block INF INF INF 0.9 INF INF region upper block INF INF 6.1 INF INF INF group lower region lower group upper region upper group boundary union lower upper #指定邊界組，用于施加邊界條件 group mobile subtract all boundary #指定可動(dòng)部分組，用于計(jì)算溫度,Lammps計(jì)算輸入文件,set group lower type 2 set group upper type 3 #設(shè)置原子類型lower為2，upper為3 Compute new3d mobile temp #設(shè)定溫度計(jì)算new3d Compute new2d mobile temp/partial 0 1 1 #設(shè)定溫度計(jì)算new2d，忽略x方向速度 compute new1d all stress/atom #設(shè)定原子應(yīng)力計(jì)算,Velocity mobile create 300.0 5812775 temp new3d #初始化mobile區(qū)域原子的速度 #使new3d方法計(jì)算的溫度為300k？ Fix 1 all nve #使系綜為nve系綜，同時(shí)確定了方程的積分方法 Fix 2 boundary setforce 0.0 0.0 0.0 #使邊界上原子x，y，z方向的受力均為0 Fix 3 mobile temp/rescale 10 300.0 300.0 10.0 1.0 #使用直接調(diào)溫法，每10步準(zhǔn)備調(diào)一次 #如果在300+-10k內(nèi)不調(diào) #如調(diào)的話要求其范圍在300+-1k之內(nèi) fix_modify 3 temp new3d #fix 3 調(diào)溫時(shí)采用new3d的計(jì)算方案,Lammps計(jì)算輸入文件,Lammps計(jì)算輸入文件,