第五講-分子動(dòng)力學(xué)模擬Lammps實(shí)現(xiàn)

B、使用L-J勢(shì)模擬裂紋的擴(kuò)展L-J無(wú)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lowerupperleftupperleftlowerxyLammps計(jì)算輸入文件#2dLJcracksimulation(問題的基本初始化)dimension 2#2維分子動(dòng)力學(xué)模擬boundary ssp#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）Neighbor0.3bin#建近鄰表參數(shù)（rc+0.3）bin表示為近鄰表類型。neigh_modifydelay5#間隔多少載荷步重新形成近鄰表Lammps計(jì)算輸入文件#creategeometry創(chuàng)建初始幾何構(gòu)形Latticehex0.93#指定晶格類型（二維hex）和晶格常數(shù)Regionboxblock0100040-0.250.25#定義一個(gè)區(qū)域create_box 5box#在指定區(qū)域建立一個(gè)simulationbox,5表示原子類型的種類數(shù)create_atoms1box#在simulationbox中創(chuàng)建類型為1的原子（原子位置初始化）Mass11.0Mass21.0Mass31.0Mass41.0Mass51.0#指定單個(gè)原子的質(zhì)量Lammps計(jì)算輸入文件#LJpotentials(指定原子作用勢(shì))pair_style lj/cut2.5#指定lj勢(shì)，截?cái)喟霃綖?.5pair_coeff**1.01.02.5#指定lj勢(shì)參數(shù)#definegroups（便于加載）Region1blockINFINFINF1.25INFINFGrouplowerregion1#定義lower組（便于施加外加速度）Region2blockINFINF38.75INFINFINFGroupupperregion2#定義upper組（便于施加外加速度）Groupboundaryunionlowerupper#定義總邊界組Groupmobilesubtractallboundary#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 leftupperblockINF2020INFINFINFregion leftlowerblockINF20INF20INFINFgroup leftupperregionleftuppergroup leftlowerregionleftlower#定義左上、左下原子組（便于指定裂紋的存在）set groupleftuppertype2set groupleftlowertype3set grouplowertype4set groupuppertype5#指定原子類型（便于指定裂紋的存在）Lammps計(jì)算輸入文件#initialvelocities初始化速度compute newmobiletemp#定義溫度的計(jì)算（可動(dòng)區(qū)域內(nèi)統(tǒng)計(jì)平均）computenew2mobilestress/atom

#定義原子應(yīng)力的計(jì)算（整個(gè)區(qū)域）Velocitymobilecreate0.01887723tempnew#按指定的溫度（0.01）計(jì)算方法，初始化原子的速度Velocityupperset0.00.30.0#upper原子組y方向的速度為0.3Velocitymobilerampvy0.00.3y1.2538.75sumyes#mobile原子的速初始度從0到0.3線性變化#fixes施加約束fix 1allnve#nve系綜的積分算法fix 2boundarysetforceNULL0.00.0#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Thermo200#每200步輸出熱動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)量thermo_modifytempnew#計(jì)算溫度通過(guò)new指示的方法計(jì)算neigh_modifyexcludetype23#原子2，3之間作用取消（也就是通過(guò)不使他們?cè)诮彵碇谐霈F(xiàn)實(shí)現(xiàn)）Dump1allatom500dump.crack#每隔500步將原子信息寫入文件dump.crackDump2mobilecustom500dump2.cracktagxyzc_new2[2]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uuuzxy常溫30K條件下金屬材料模擬中Lammps的單位#3dmetal拉伸模擬#模擬條件的初始化Unitsmetal#指定模擬中的單位類型boundary sss#指定模擬的邊界條件atom_styleatomic#指定原子類型，原子的屬性Latticefcc3.52#指定材料的晶格類型和晶格常數(shù)regionboxblock-55-55-1515#xlo,xhi,ylo,yhi,zlo,zhi=區(qū)域box的上下限create_box1box#建立只有1中原子類型的simulationboxcreate_atoms1box#在simulationbox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(guò)文件輸入Neighbor2.0bin#定義近鄰表參數(shù)(r+rc),rc=2.0埃neigh_modifydelay5#定義更新近鄰表的加載步間隔Lammps計(jì)算輸入文件region lowerblockINFINFINFINFINF-13#生成lower區(qū)域，便于加載region upperblockINFINFINFINF13INF#生成upper區(qū)域，便于加載group lowerregionlower#定義lower組group upperregionupper#定義upper組group boundaryunionlowerupper#定義boundary組group mobilesubtractallboundary#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computenew2allcentro/atom#定義計(jì)算原子的適配度（針對(duì)所有的原子）computenew3mobiletemp定義計(jì)算統(tǒng)計(jì)溫度（針對(duì)可動(dòng)原子）Fix1allnve#時(shí)間積分算法（微正則系綜）fix 2lowersetforceNULLNULL0.0#使得lowergroup之間沒有z方向的力，z方向鋼化fix 3uppersetforceNULLNULL0.0#使得uppergroup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 4mobiletemp/rescale1030.030.05.01.0#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_modify4tempnew3#調(diào)溫時(shí)，計(jì)算溫度采用news計(jì)算Velocitymobilecreate30887723tempnew3#初始化mobilegroup中原子的初速度#通過(guò)溫度30K初始化，溫度通過(guò)new3計(jì)算，887723為隨機(jī)數(shù)Lammps計(jì)算輸入文件dump2allcustom200d_t.txttagxyzc_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(zhǎng)間隔（ps=10e-12秒）#時(shí)間步長(zhǎng)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_stylecustomsteptemppeetotalpressvol#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simulationbox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_modifytempnew3#輸出的溫度為new3的計(jì)算值#弛豫和循環(huán)加載run2000#不加任何載荷計(jì)算2000步velocity upperset000.4velocity lowerset00-0.4run10000velocity upperset00-0.4velocity lowerset000.4run20000velocity upperset000.4velocity lowerset00-0.4run10000#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vupperlowermobilezxy<100><011><011>NiFCC晶格D.使用EAM勢(shì)模擬Ni的剪切行為Z‘xY’<100><010><001><011><011>yz#3dmetalshearsimulation3維金屬剪切模擬Unitsmetal#采用金屬材料單位boundary ssp#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）Latticefcc3.52#指定晶格為fcc，晶格常數(shù)3.52埃Regionboxblock016.0010.002.828427#定義區(qū)域box（x上下限，y上下限，z上下限）create_box3box#在box區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建包含3種原子類型的simulationboxLammps計(jì)算輸入文件Lammps計(jì)算輸入文件Latticefcc3.52orientx100orienty011orientz&0-11origin0.500#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_atoms1box#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 0.3bin#指定原子近鄰列表參數(shù)rc+r1中的r1neigh_modifydelay5#指定近鄰表更新頻率region lowerblockINFINFINF0.9INFINFregion upperblockINFINF6.1INFINFINFgroup lowerregionlowergroup upperregionuppergroup boundaryunionlowerupper#指定邊界組，用于施加邊界條件group mobilesubtractallboundary#指定可動(dòng)部分組，用于計(jì)算溫度Lammps計(jì)算輸入文件set grouplowertype2set groupuppertype3#設(shè)置原子類型lower為2，upper為3Computenew3dmobiletemp#設(shè)定溫度計(jì)算new3dComputenew2dmobiletemp/partial011#設(shè)定溫度計(jì)算new2d，忽略x方向速度computenew1dallstress/atom

#設(shè)定原子應(yīng)力計(jì)算Velocitymobilecreate300.05812775tempnew3d#初始化mobile區(qū)域原子的速度#使new3d方法計(jì)算的溫度為300k？？Fix1allnve#使系綜為nve系綜，同時(shí)確定了方程的積分方法Fix2boundarysetforce0.00.00.0#使邊界上原子x，y，z方向的受力均為0Fix3mobiletemp/rescale10300.0300.010.01.0#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_modify3tempnew3d#fix3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