lammps里外加力的线性加载

Question

如何在lanmps中，把外加力从0线性加载到100？比如分别以1nN/fs，5nN/fs的加载率把力从0加载到100。如何设置不同的加载率呢？

Answer 1

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在LAMMPS中，可以使用"fix deform"命令来实现外加力的线性加载。这个命令允许你在仿真中改变盒子的尺寸，从而施加拉伸或压缩的力。为了实现不同加载速率的线性加载，你需要为每个加载阶段创建一个独立的"fix deform"命令，并设定相应的变形速率。

首先，确保你的LAMMPS输入脚本包含了以下部分：

units metal
dimension 3

# Box dimensions (x, y, z)
latticefcc 0.362 angstroms
region box block -1 1 -1 1 -1 1
create_box 1 box

# Atom types and masses
atom_style atomic
mass 1 1.0

# Number of atoms
read_data data.lmp

pair_style lj/cut 2.5
pair_coeff 1 1 1.0 1.0

# Velocity initialization
velocity all create 1.0 42

# Equilibration steps
thermo 10
run 1000

# Deformation fix settings for the first stage (1 nN/fs loading rate)
fix deform1 all deform 0 0 1 1e-9 1e-9 0

# Deformation fix settings for the second stage (5 nN/fs loading rate)
fix deform2 all deform 0 0 1 5e-9 5e-9 0

# Run time for each stage
run 10000

# Remove previous deformation fixes before starting next stage
unfix deform1

# Start the second stage
run 10000

在这个例子中，我们首先设置了金属单位制、三维系统，并创建了一个正方体的晶格。接着初始化了原子类型、质量、数量，以及配对势能参数。然后我们设置了初始速度并进行了短暂的热力学 equilibration。

接下来，我们定义了两个"fix deform"命令：deform1 和 deform2。这两个命令都会沿z轴方向（假设这是你想加载的方向）增加体积。deform 命令的参数解释如下：

• 第一个数字是0，表示沿x、y、z三个方向进行相同的变形。
• 第二个数字是0，表示不改变x方向的体积。
• 第三个数字是1，表示沿z方向进行线性变形。
• 第四个和第五个数字是加载速率，分别为1e-9（第一阶段）和5e-9（第二阶段），单位是 Angstrom^3/ps，这对应于每秒每立方Angstrom的变形速率。要将其转换为力（nN），我们需要考虑系统的体积。这里我们假设单个原子的体积为1立方Angstrom。
• 最后一个数字是0，表示不改变y方向的体积。

在运行每一阶段之前，我们都需要指定运行步数。例如，我们先运行10000步来进行第一阶段的加载，然后移除deform1固定器并开始第二阶段的加载，再运行10000步。

注意：这个示例假设你已经有一个名为"data.lmp"的数据文件，其中包含你的原子坐标信息。你需要根据实际情况修改此脚本中的其他参数，如原子类型、配对势能、初始速度等。此外，实际应用时，可能还需要考虑温度控制和其他边界条件。

如果你想要在更短的时间内完成加载，可以适当调整每阶段的运行步数。不过要注意，加载速率应该足够慢，以便系统有时间适应外部载荷的变化，防止出现非物理行为。