第五讲分子动力学模拟的Lammps实现

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,B、使用L-J势模拟裂纹的扩展,1,B、使用L-J势模拟裂纹的扩展,裂纹,lower,upper,leftupper,leftlower,x,y,2,Lammps计算输入文件,# 2d LJ crack simulation(问题的基本初始化),dimension2,#2维分子动力学模拟,boundarys s p,#x,y方向不存在周期边界条件，z方向周期边界条件。,atom_style atomic,#原子类型（金属）,Neighbor 0.3 bin,#建近邻表参数（rc+0.3）bin表示为近邻表类型。,neigh_modify delay 5,#间隔多少载荷步重新形成近邻表,3,Lammps计算输入文件,# create geometry创建初始几何构形,Lattice hex 0.93,#指定晶格类型（二维hex）和晶格常数,Region box block 0 100 0 40 -0.25 0.25,#定义一个区域,create_box5 box,#在指定区域建立一个simulation box,5表示原子类型的种类数,create_atoms 1 box,#在simulation box中创建类型为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,#指定单个原子的质量,4,Lammps计算输入文件,# LJ potentials(指定原子作用势),pair_stylelj/cut 2.5,#指定lj势，截断半径为2.5,pair_coeff * * 1.0 1.0 2.5,#指定lj势参数,# define groups（便于加载）,Region 1 block INF INF INF 1.25 INF INF,Group lower region 1,#定义lower组（便于施加外加速度）,Region 2 block INF INF 38.75 INF INF INF,Group upper region 2,#定义upper组（便于施加外加速度）,Group boundary union lower upper,#定义总边界组,Group mobile subtract all boundary,#定义可动原子组（便于统计温度）,5,Lammps计算输入文件,regionleftupper block INF 20 20 INF INF INF,regionleftlower block INF 20 INF 20 INF INF,groupleftupper region leftupper,groupleftlower region leftlower,#定义左上、左下原子组（便于指定裂纹的存在）,setgroup leftupper type 2,setgroup leftlower type 3,setgroup lower type 4,setgroup upper type 5,#指定原子类型（便于指定裂纹的存在）,6,Lammps计算输入文件,# initial velocities初始化速度,computenew mobile temp,#定义温度的计算（可动区域内统计平均）,compute new2 mobile stress/atom,#定义原子应力的计算（整个区域）,Velocity mobile create 0.01 887723 temp new,#按指定的温度（0.01）计算方法，初始化原子的速度,Velocity upper set 0.0 0.3 0.0,#upper原子组y方向的速度为0.3,Velocity mobile ramp vy 0.0 0.3 y 1.25 38.75 sum yes,#mobile原子的速初始度从0到0.3线性变化,# fixes施加约束,fix1 all nve,#nve系综的积分算法,fix2 boundary setforce NULL 0.0 0.0,#边界boundary上力条件，,钢化原子，便于加载！,7,Lammps计算输入文件,# run运行计算,timestep0.003,#时间间隔步,Thermo 200,#每200步输出热动力学统计量,thermo_modify temp new,#计算温度通过new指示的方法计算,neigh_modify exclude type 2 3,#原子2，3之间作用取消（也就是通过不使他们在近邻表中出现实现）,Dump 1 all atom 500 dump.crack,#每隔500步将原子信息写入文件dump.crack,Dump 2 mobile custom 500 dump2.crack tag x y z c_new22,run5000,#进行5000步的模拟,8,C.使用EAM势模拟Ni的循环行为,u,u,u,z,x,y,常温30K条件下,9,金属材料模拟中Lammps的单位,10,# 3d metal 拉伸模拟,#模拟条件的初始化,Units metal,#指定模拟中的单位类型,boundarys s s,#指定模拟的边界条件,atom_style atomic,#指定原子类型，原子的属性,Lattice fcc 3.52,#指定材料的晶格类型和晶格常数,region box block -5 5 -5 5 -15 15,#xlo,xhi,ylo,yhi,zlo,zhi =区域box的上下限,create_box 1 box,#建立只有1中原子类型的simulation box,create_atoms 1 box,#在simulation box中创建类型为1的原子（原子位置初始化）,Lammps计算输入文件,11,pair_styleeam,#定义原子之间相互作用势,pair_coeff* * Ni_u3.eam,#定义作用势的参数，通过文件输入,Neighbor 2.0 bin,#定义近邻表参数(r+rc),rc=2.0埃,neigh_modify delay 5,#定义更新近邻表的加载步间隔,Lammps计算输入文件,12,regionlower block INF INF INF INF INF -13,#生成lower区域，便于加载,regionupper block INF INF INF INF 13 INF,#生成upper区域，便于加载,grouplower region lower,#定义lower组,groupupper region upper,#定义upper组,groupboundary union lower upper,#定义boundary组,groupmobile subtract all boundary,#定义mobile组，便于计算统计温度（调温）,Lammps计算输入文件,13,#定义计算和边界钢化,compute new2 all centro/atom,#定义计算原子的适配度（针对所有的原子）,compute new3 mobile temp,定义计算统计温度（针对可动原子）,Fix 1 all nve,#时间积分算法（微正则系综）,fix2 lower setforce NULL NULL 0.0,#使得lower group之间没有z方向的力，z方向钢化,fix3 upper setforce NULL NULL 0.0,#使得upper group之间没有z方向的力，z方向钢化,Lammps计算输入文件,14,#定义控温和原子速度初始化,fix4 mobile temp/rescale 10 30.0 30.0 5.0 1.0,#使用直接调温法调整mobile原子的速度，每10步一调,#使得目标温度为30+-1K，温度在30+-5rescale之外调,fix_modify 4 temp new3,#调温时，计算温度采用news计算,Velocity mobile create 30 887723 temp new3,#初始化mobile group中原子的初速度,#通过温度30K初始化，温度通过new3计算，887723为随机数,Lammps计算输入文件,15,dump 2 all custom 200 d_t.txt tag x y z c_new2,#定义输出，每两百步输出一次,#tag为原子标号,#x，y，z为原子坐标,#c_new2为new2所计算的原子适配度,#这一参数可以判断原子是否是理想晶格,#或者在位错和堆垛层错上,timestep0.001,#时间步长间隔（ps=10e-12秒）,#时间步长在飞秒量级10e-15秒,#小于原子自振周期的十分之一（0.1ps/10）,Lammps计算输入文件,16,Lammps计算输入文件,thermo_style custom step temp pe etotal press vol,#屏幕输出梁的控制，step加载步,#temp温度，pe总势能，etotal总能量,#press为压强,vol为simulation box的体积,thermo100,# 每100步在屏幕上打印统计热动力学量,thermo_modify temp new3,#输出的温度为new3的计算值,17,#弛豫和循环加载,run 2000,#不加任何载荷计算2000步,velocityupper set 0 0 0.4,velocitylower set 0 0 -0.4,run 10000,velocityupper set 0 0 -0.4,velocitylower set 0 0 0.4,run 20000,velocityupper set 0 0 0.4,velocitylower set 0 0 -0.4,run 10000,#循环载荷模拟,Lammps计算输入文件,18,D.使用EAM势模拟Ni的剪切行为,v,upper,lower,mobile,z,x,y,Ni FCC 晶格,19,D.使用EAM势模拟Ni的剪切行为,Z,x,Y,y,z,20,# 3d metal shear simulation 3维金属剪切模拟,Units metal,#采用金属材料单位,boundarys s p,#施加z方向的周期边界条件,atom_style atomic,#定义原子之间的相互作用（没有键键作用）,Lattice fcc 3.52,#指定晶格为fcc，晶格常数3.52埃,Region box block 0 16.0 0 10.0 0 2.828427,#定义区域box （x上下限，y上下限，z上下限）,create_box 3 box,#在box区域内创建包含3种原子类型的simulation box,Lammps计算输入文件,21,Lammps计算输入文件,Lattice fcc 3.52 orient x 1 0 0 orient y 0 1 1 orient z & 0 -1 1 origin 0.5 0 0,#指定晶格类型、晶格常数、x,y,z坐标的晶向,# &续行符、晶胞的起始点（0.5表示半个晶格常数）,create_atoms 1 box,#在box区域内建立类型为1的原子,pair_styleeam,#定义原子之间作用势为嵌入原子势,pair_coeff * * Ni_u3.eam,#指定嵌入势参数文件,22,Lammps计算输入文件,neighbor0.3 bin,#指定原子近邻列表参数rc+r1中的r1,neigh_modify delay 5,#指定近邻表更新频率,regionlower block INF INF INF 0.9 INF INF,regionupper block INF INF 6.1 INF INF INF,grouplower region lower,groupupper region upper,groupboundary union lower upper,#指定边界组，用于施加边界条件,groupmobile subtract all boundary,#指定可动部分组，用于计算温度,23,Lammps计算输入文件,setgroup lower type 2,setgroup upper type 3,#设置原子类型lower为2，upper为3,Compute new3d mobile temp,#设定温度计算new3d,Compute new2d mobile,temp/partial,0 1 1,#设定温度计算new2d，忽略x方向速度,compute new1d all stress/atom,#设定原子应力计算,24,Velocity mobile create 300.0 5812775 temp new3d,#初始化mobile区域原子的速度,#使new3d方法计算的温度为300k？,Fix 1 all nve,#使系综为nve系综，同时确定了方程的积分方法,Fix 2 boundary setforce 0.0 0.0 0.0,#使边界上原子x，y，z方向的受力均为0,Fix 3 mobile temp/rescale 10 300.0 300.0 10.0 1.0,#使用直接调温法，每10步准备调一次,#如果在300+-10k内不调,#如调的话要求其范围在300+-1k之内,fix_modify 3 temp new3d,#fix 3 调温时采用new3d的计算方案,Lammps计算输入文件,25,Lammps计算输入文件,#以下为弛豫过程,thermo25,#每25步在屏幕上打印热动力学统计量,thermo_modify temp new3d,#输出的温度按new3d方案计算,timestep0.001,#时间步长为0.001ps,run100,#弛豫100个载荷步,26,Lammps计算输入文件,#以下为剪切加载,velocityupper set 1.0 0 0,#上边界原子施加x方向的速度,velocitymobile ramp vx 0.0 1.0 y 1.4 8.6 sum yes,#在y1.4,8.6区域定义0，1之间的vx插值速度,#该速度累加到弛豫的速度上,Unfix 3,#释放弛豫时候的温度约束3,fix3 mobile temp/rescale 10 300.0 300.0 10.0 1.0,#重新施加温度调控约束3,fix_modify 3 temp new2d,#温度的计算采用new2d计算方案,27,Lammps计算输入文件,#以下为剪切计算,Dump 1 all custom 100 dump.shear tag type &,x y z c_new24,#每100步输出，c_new1d4为new1d计算的原子应力,thermo100,thermo_modifytemp new2d,#每次输出屏幕上的温度按new2d方案计算,reset_timestep0,#重新设当前为第0步,run3000,#剪切计算3000步,28,