Lammps 初学者——in 文件中文解析
本文摘要（由AI生成）：本文介绍了使用LAMMPS（大规模原子/分子大规模并行模拟器）进行材料模拟的过程。首先定义了fcc晶格和区域，并创建了包含特定质量原子的盒子。随后，通过EAM势函数定义了原子间的相互作用，并创建了不同的原子组。接着，对系统进行初始化和驰豫，并固定了部分原子。然后，通过NPT和NVE系综控制温度和压力，并设置了沿x方向的拉伸变形。最后，计算了系统的应力和应力分量，并运行了模拟以观察系统的响应。初始化Units：Units 命令是用来设定模拟的原子类型。Units style（lammps 现在提供的有 style=LJ、real、metal、si、cgs、electron）LJ 是硬球模型Real 是真实的原子模型Metal 是金属原子模型Si 是硅（半导体）原子模型CgsElectron 是电子模型Dimension：Dimension 命令是用来定义模拟的维度，默认情况为三维。Dimension N （N=2，3）Boundary：Boundary 命令是用来设定模拟的边界条件。Boundary x y z （x，y，z=p，s，f，m 四种类型中的一种或者两种）P 是周期性边界条件S 是自由边界条件（但是具有收缩性）F 是固定边界条件M 是具有最小值的自由边界条件（但是具有收缩性）Atom-style：Atom-style 定义了模拟体系中的原子属性。Delete-atoms： Pair-style：Pair-style 定义了相互作用力场类型，即势函数。原子定义1、Read-data/read-restart：Read-data 或 read-restart 为从 data 或 restart 文件中读取内容来定义原子。2、Lattice：lattice 是用来原子类型构建模型晶格结构。Lattice style scale keyword values...Style 表示点阵类型，点阵类型有 none、sc、bcc、fcc、hcp、diamond、sq、sq2、hex、custom。Scale 表示构建的点阵类型的单位长度Keyword 表示后面可以追加 0 个或者多个关键字，关键字有 origin、orient、spacing、a1、a2、a3、basis。各关键字意思为：Region：Create-box：Create-box 命令用于在 region box 命令指定的区域内创建一个模拟的盒子。Create_box N region-IDN 为使用该原子类型进行模拟Region-ID 为使用区域的 ID 使用模拟域Create-atoms：Create-atoms 用于在所创建的模拟的盒子中填充某种原子。Create_atoms type style args keyword values ...设定： 力场系数Pair-coeff： 模拟参数NeighborNeighbor 是定义Neighbor skin styleSkin 为Style 可取 bin、nsq、multiNeighbor-modify： Group： Timestep：Timestep 是定义模拟的时间步长。Timestep dtDt 为时间步长（时间单位），默认为 1psReset-timestep：FixFix 为定义对部分原子或者对系综的操作。http://lammps.sandia.gov/doc/fix.html Fix ID group-ID style argsID=指定的操作名称编号（如 1、2、3…….） Group-ID=制定操作范围的原子（如 all……）Style=操作内容，如何操作Args=相关操作内容的相关操作参数Fix-nvt：恒定 N（原子数量）、V（体积）、T（温度）对时间积分Fix-npt：恒定 N、P、T 对时间积分Unfix：Compute/compute-modify： 输出选项Thermo：Thermo 命令用于定义每隔一定时间步长输出一次采样内容。Thermo N每隔 N 个时间步长输出一次采样内容至屏幕或者 log 文件Thermo_style：Thermo_style 命令主要是用来说明采样的内容，即输出到屏幕或者 LOG文件中的内容。（http://lammps.sandia.gov/doc/thermo_style.html）Thermo_style style argsStyle=one、multi、customArgs=特定的参数列表One args=none Multi args=noneCustom args=list of attributesPossible attributes=step、elaosed、elaplong、dt、cpu、tpcpu、spcpu、Atoms、temp、press、pe、ke、otatal、enthalpy、Evdwl、ecoul、epair、ebond、eangle、edihed、eimp、Emol、elong、etail、Vol、lx、ly、lz、xlo、xhi、ylo、yhi、zlo、zhi、Xy、xz、yz、xlat、ylat、zlat、Pxx、pyy、pzz、pxy、pyz、pxz、Fmax、fnorm、Cella、cellb、cellc、cellalpha、cellbeta、cellgamma、c_ID、c_ID[I]、c_ID[I][J]、f_ID、f_ID[I]、f_ID[I][J]、V_nameDump：Dump 命令主要是用来输出计算后单个原子的相关信息的。Dump ID group-ID style N file argsID：自己给这个 dump 命令定义的一个代号（自定义）group-ID：那些信息需要被输出的原子群（预先定义好 group） Style：类型N：每经过多少时间步输出信息File： 输 出 名 称Args：相关参数（每个类型不同）Restart：运行Run： Minimize：例一units metal # 单位为 lammps 中的 metel 类型boundary p p p # 周期性边界条件atom_style atomic # 原子模式lattice fcc 3.61 # Cu 的晶格常数 3.61region box block 0 4 0 4 0 4 # x,y,z 各方向上的晶胞重复单元数，也即区域大小create_box 1 box # 将上述区域指定为模拟的盒子create_atoms 1 box # 将原子按晶格填满盒子pair_style eam # 选取 Cu 的 EAM 势作为模型pair_coeff * * Cu_u3.eam # EAM 势文件名称run 0 # 运行 0 步，仅为启动 lammps 的热力学数据计算variable E equal pe # 定义变量 E 为系统总势能variable N equal atoms # 定义变量 N 为系统总原子数print "the number of atoms & system energy now are $N $E" # 打印信息create_atoms 1 single 2.45 2.05 2.05 # 在该位置插入一个原子min_style sd # 能量最小化模式，sdminimize 1.0e-12 1.0e-12 1000 1000 # 能量最小化参数，指数越大最小化程度越深print "interstitial introduced, minimized: $N atoms, energy is $E"fix 1 all nvt 100 100 100 drag 0.2 # nvt 系综，原子数、体积和温度保持不变;T=100Ktimestep 0.005 # 步长 0.005fs run 1000 # 运行 1000 步print "nvt performed, temperature up: $N atoms, total energy is $E"fix 1 all nvt 100 0.0001 100 drag 0.2 # nvt 系综，温度由 100K 到 0.0001Krun 1000 # 运行 1000 步print "nvt performed, temperature down: $N atoms, total energy is $E" compute 3 all pe/atom # 计算每个原子的势能compute 4 all ke/atom # 计算每个原子的动能compute 5 all coord/atom 3.0 # 计算每个原子的近邻原子数dump 1 all custom 1 dump.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5 # 将信息写入 dump.atom min_style sdminimize 1.0e-12 1.0e-12 10000 10000 # 再次能量最小化print "the final state: $N atoms, total energy is $E" # 打印信息~例二boundary p s s # 边界条件，拉伸方向是周期性，其余是自由边界；如果是薄膜拉伸则是两个周期性，块体则是三个周期性units metal #单位制定义为metalatom_style atomic #原子类型neighbor 2.0 bin #截断半径相关的东西neigh_modifydelay 1 check yes # 邻近原子列表更新速度#create geometrylattice fcc 3.61 # 定义晶胞为 fcc，晶格常数 3.61Aregion box block 0 30 0 3 0 3 #定义一个长方体区域叫 box，长30，宽和高是 3create_box 1 box #创建了这样一个 boxcreate_atoms 1 box #在 box 里创建了一种原子mass 1 63.546 #定义这种原子的质量是 63.546# potentialspair_style eam # 定义势函数是 EAMpair_coef * * Cu_u3.eam #势所需要的参数在此文件里#define groupsregion 1 block INF 1 INF INF INF INF # 定义了一个叫1 的区域group left region 1#定义此区域里的原子叫 leftregion 2 block 29 INF INF INF INF INF #定义了一个叫 2 的区域group right region 2 #定义此区域里的原子叫 rightgroup boundary union left right #定义 left right = boundarygroup mobile subtract all left # 定义mobile= all - left# initialvelocitiesvelocity left set 0.0 0.0 0.0 # 设置原子初速度为 0computep all pressure thermo_temp # 计算应力，计算结果记为 pvariable pressx equal c_p[1] #定义变量 pressx=c_p[1],c_p[1]的意思是 p 里第一个值variable pressy equal c_p[2] #定义变量 pressy=c_p[2],c_p[2]的意思是 p 里第二个值variable pressz equal c_p[3] #定义变量 pressz=c_p[3],c_p[3]的意思是 p 里第三个值thermo_style custom step temp etotal press v_pressx v_pressy v_pressz voldump 1 all atom 1000 dump.tensile # 输出结果到dump.tensileminimize 1.0e-6 1.0e-6 1000 1000 # 驰豫fix 1 left setforce 0.0 NULL NULL #固定左边的原子fix 2 all npt 1.0 1.0 1.0 aniso 0.0 0.0 NULL NULL NULL NULL 10.0 drag 1.0thermo 1000 #每 1000 步输出一次结果timestep 0.002 #时间步长 0.002psrun 10000#运行 10000 步unfix2fix 3 all nvefix 4 all temp/rescale 100 1.0 1.0 5 1.0fix 5 all deform 1000 x erate 0.002 units box #设置沿 x 方向拉伸，应变率为 0.002(1/ps)compute s all stress/atom #计算每个原子上的应力，计算结果记为 scompute strea all reduce sum c_s[1] #将 s 里第一个值求和，计算结果记为 streavariable stressa equal c_strea/vol # 定义变量 stressa= strea/vol, vol 是体积compute streb all reduce sum c_s[2] variable equalc_streb/vol compute strec all reduce sum c_s[3] variable stressc equal c_strec/volthermo_style custom step tempetotal press v_stressa v_stressc vol run 300000
