lammps剪切模拟关键技术讲解

大家好，我是小马老师。
本文讲解lammps模拟剪切过程的关键技术，以供初学者参考。
在lammps自带剪切案例代码，只不过案例是二维模型，本文以此案例为基础，改为三维模型，为使结构更加清晰，对部分代码做了改动。
剪切的原理是设置上下边界，在剪切时固定下部边界，设置上部边界一个移动速度。
模型结果：

下面是各模块代码介绍。
1.模型基本参数

units        metal
boundary    s p p
neighbor    2 bin
neigh_modify every 1 delay 5
atom_style  atomic
timestep    0.001

在剪切x方向使用s边界，其它方向为p边界。
2.建模

lattice      fcc 3.52
region      box block 0 16 0 3 0 10
create_box  3 box
create_atoms    1 box

使用晶格尺寸建立box，box内共3种原子类型
3.势函数设置

pair_style   eam
pair_coeff  * * Ni_u3.eam

使用系统自带的eam势。
4.分组设置

region       lower block INF INF INF INF INF 2
region      upper block INF INF INF INF 8 INF
group       lower region lower
group       upper region upper
group       boundary union lower upper
group       mobile subtract all boundary

设置上下边界层和中间移动层。

set      group lower type 2
set     group upper type 3

为明确区分，把上下边界层原子类型改为2和3.
5.温度计算

compute      new3d mobile temp
compute     new2d mobile temp/partial 0 1 1

重新定义温度计算。
此项计算比较关键，因为有上下边界层，因此在控温时只需要对mobile组进行控温。
另外，在剪切时上层边界人为设置了一个移动速度，这部分速度不能计入温度计算，因此，new2d只计算y和z方向的温度。
6.温度初始化

velocity mobile create 300.0 5812775 temp new3d

7.弛豫

fix      1 all nve
fix     2 boundary setforce 0.0 0.0 0.0
fix     3 mobile temp/rescale 10 300.0 300.0 10.0 1.0
fix_modify  3 temp new3d
thermo      25
thermo_modify   temp new3d
run     100
unfix       3

使用速度标定法对mobile组进行弛豫，使其温度稳定到300k。
8.剪切

dump 1 all atom 100 shear.xyz
velocity    upper set 1.0 0 0
velocity    mobile ramp vx 0.0 1.0 z 2 8 sum yes
fix     3 mobile temp/rescale 10 300.0 300.0 10.0 1.0
fix_modify  3 temp new2d
thermo      100
thermo_modify   temp new2d
reset_timestep  0
run     5000

剪切过程中，上部边界x方向速度设为1（晶格单位），mobile按照z方向的尺寸设置一个速度梯度。最上端原子速度为0，下端速度为0，中间原子速度按比例设置。
mobile组控温300k，此温度只包含y和z方向的速度因素。
案例包含in.shear和Ni_u3.eam两个文件，将所有文本复制粘贴到一个文本文件，到lammps安装目录找到Ni_u3.eam文件，放到一个文件夹运行即可。
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