基于lammps的工件-轧辊组合模型轧制过程模拟
本文摘要（由AI生成）：
本文介绍了使用LAMMPS软件构建和模拟轧制过程的方法。首先，对刚性棍子（轧辊）进行分组和定义，并删除除轧辊外的其他原子。接着，定义了原子组的元素类型、质量和相互作用势，并写入了原子数据。随后，将轧辊模型和300K保温后的NiCrCo原子模型进行组合，并定义了新的原子质量和相互作用势。之后，使用共轭梯度法对模型进行能量最小化，并赋予初始速度，设置了NPT弛豫环境和运行时间。最后，输出了原子模型并进行了轧制模拟，模拟过程的结果展示了轧制过程的最终效果。
本文介绍如何从构建工件-轧辊组合模型，然后在不同的温度(中高温(300k以上)、常温(300k)和低温(77k)模拟工件被轧制的过程。
建立组合的模型的具体in文件如下：
1、首先,采用atomsk平台建立FCC结构的NiCrCo多晶结构。如下图：
aotmsk –create fcc 3.56 Ni Ni.xsf
polycrystal.txt脚本内容如下:
box 300 200 150
random 16
atomsk –polycrystal Ni.xsf polycrystal.txt Ni.cfg
atomsk Ni.cfg lmp
将创建的模型转换成lammps可以识别的文件格式
开始用lammps建立三元多晶模型之前，先修改Ni,lmp的文件内容：
采用in文件建立NiCrCo三元FCC晶体结构的多晶模型，in文件如下：
###定义变量
variable a equal 1.0
##初始环境设置
units metal
atom_style atomic
timestep 0.001
boundary p p p
##读取初始原子模型
read_data Ni.lmp
##建立原子模型
set type 1 type/subset 2 259322 123456 #Cr
set type 1 type/subset 3 259322 123456 #Co
##建立势函数
pair_style eam/alloy
pair_coeff * * NiCoCr.lammps.eam Ni Cr Co
##输出原子模型
write_data NiCrCo.data
以上生成了NiCrCo.data多晶原子原子模型
2、建立轧辊原子模型具体in文件如下：
##设置变量##
variable a equal 1.0 ##定义原子模型截断半径
###初始化设置
units metal
boundary p p p
atom_style atomic
##创建轧辊原子模型
lattice fcc 3.60
region box block 0 494.44 0 55.56 0 150 units lattice
create_box 1 box
create_atoms 1 box
region rollera cylinder y 158.33 19.44 19.44 EDGE EDGE units lattice
region rollerb cylinder y 158.33 96.67 19.44 EDGE EDGE units lattice
region rollerc cylinder y 316.67 92.5 19.44 EDGE EDGE units lattice
region rollerd cylinder y 316.67 23.61 19.44 EDGE EDGE units lattice
##对刚性棍子进行分组
group rollera region rollera
group rollerb region rollerb
group rollerc region rollerc
group rollerd region rollerd
group roller union rollera rollerb rollerc rollerd
group mobile subtract all roller
###删除除轧辊之外的其他剩余原子
delete_atoms group mobile
##定义原子组的元素类型
#set group roller type 2
#set group mobile type 3
##定义原子质量
mass 1 69 # C
##原子之间的相互作用势
pair_style morse 9.0235
pair_coeff 1 1 0.3854 1.2718 2.8178
write_data roller.data
最后，我们，采用in文件对上述两个原型进行组合
##定义变量##
variable a equal 1.0 ##定义原子模型截断半径
variable T_start equal 300
variable T_end equal 300
##模拟环境初始化##
units metal
atom_style atomic
boundary p p p
neigh_modify delay 0 every 1 check yes
##读300k保温后的原子模型
read_data NiCrCo.data(1) extra/atom/types 1 ##表示在Ni、Cr和Co原子的基础上增加C原子
##轧辊原子模型的读取
read_data roller.data add append offset 1 0 0 0 0 shift 0.0 0.0 -134
###定于原子质量
mass 1 58.69 # Ni
mass 2 52 # Cr
mass 3 58.93 # Co
mass 4 69 # C
write_data C_NiCrCo.data
##定义相互作用势##
#pair_style eam/alloy
#pair_coeff * * NiCoCr.lammps.eam Ni Cr Co
###采用共轭梯度法对原子模型进行能量最小化
#min_style cg
#minimize 1.0e-12 1.0e-12 10000 10000
##赋予初始速度
#velocity all create ${T_start} 12345 mom yes rot no dist gaussian
#输出原子热力学信息和位置
#thermo 100
#thermo_style custom step lx ly lz press pxx pyy pzz pe temp vol dt time
#dump 1 all custom 1000 NiCrCo.xyz id type x y z
##设置NPT弛豫环境
#fix 2 all npt temp ${T_start} ${T_end} 0.05 iso 0 0 1
##设置运行时间
#timestep 0.001
#run 1000000
###输出原子模型
#write_data NiCrCo.data(1)
模型建立好之后，我们对该组合进行轧制模拟，模拟过程的最终效果如下：
