lammps实例
lammps实例教程
P roject #3 on Molecular Dynamics Simulations
FCC 金属中的面缺陷
FCC 晶体中，密排面为{111}，它既是滑移面也是共格孪晶面。
孪晶关于这个面成镜面对称。
{111} 的另一种面缺陷是层错。
层错有两种，本征(intrinsic) 和非本征(extrinsic) 。
抽出一层原子形成本征层错，插入一层原子形成非本征层错。
需要注意的是，低能量层错都可以由该面上
的剪切(shearing) 操作得到，比如本征层错就是将某层原子上方所有的原子整体移动
1
<>
112.
6
层错是密排面上的原子错排，层错能(SFE) 是材料的本征属性，可度量晶面滑移发生的难易。
接下来我们将运用LAMMPS 计算FCC 金属Cu 和Al 的层错能和孪晶形成能。
层错和孪晶的构型由其他代码生成，LAMMPS 通过read_data 命令读取构型，进行计算。
例如，计算Cu 中层错的输入文件in.isfCu 如下：
(a) (b)
(c) (d)
图1 (a) Cu 中的 ISF 层错; (b) Al 中的 ISF 层错；(c) Cu 中的孪晶； (d) Al 中的孪晶
层错能和孪晶形成能可由下式计算得到：
0()/E E A γ
=
−
其中，E 为引入层错或孪晶后的体系的能量，E 0 为完整晶体体系的能量，A 为层错面或孪晶面的面积。
如下是 EAM 模型计算所得的 Cu 和 Al 的层错能和孪晶形成能：
Table 1 Fault energies calculated with LAMMPS。
Lammps 石墨烯实例
一、简介1.SiC热分解制备石墨烯自2004年Novoselov、Geim和合作者们从石墨上剥离出世界上第一种二维材料——单层石墨：石墨烯（Graphene）以来，石墨烯就受到了科技界的广泛重视[1]。
Novoselov 和Geim两人因此在2010年获得了诺贝尔物理学奖。
因为石墨烯的独特特性，在许多技术领域例如光电子学上它都被寄予厚望。
研究石墨烯这种材料相关的物理化学特性和发展大面积、高质量生长石墨烯的技术，同时将其与器件物理学联系起来是我们研究和应用石墨烯的必由途径。
石墨烯是由碳元素组成的二维六边形材料，其在光学、电学、热学、力学等性质十分优异。
它有可能在后摩尔定律时代成为硅（Silicon）的继任者，在单分子气体传感器[2]、自旋电子学[3]、量子计算[4]、太赫兹振荡器[5]等等领域发挥重要作用。
如今，从石墨上剥离出石墨烯仍然是一种重要的石墨烯制备方方法。
然而，这种方法产生的石墨烯大小通常不超过1000 μm2，只适合实验室研究，尚不能在工业上大规模应用。
科学家发展了其他的石墨烯制备方法，包括将石墨烯视作一种薄膜来生长的化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）法、热分解碳化硅法（SiC thermal decomposition）、氧化石墨烯还原法（Graphene oxide reduction）等。
CVD法通过使含碳气源在有催化作用的金属表面分解或者使溶入到这些有催化作用的金属中的碳（C）发生表面偏析，使得在金属表面生成石墨烯或者多层石墨烯（Few-Layer Graphene, FLG）。
能否直接在半导体/绝缘体上生长石墨烯呢？碳化硅热分解成功的解决了这一问题。
最早试图使六方晶系的SiC晶体石墨化的研究报告见于1961年，Badami在高温和真空环境下得到了发生了一定石墨化的SiC[6]。
在一定的退火条件下，SiC晶体表面发生热分解，Si原子发生解吸附，而C原子留下来重新排列和组合可以生长成外延型的石墨烯层[7]。
lammps案例
lammps案例LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款开源的分子动力学模拟软件，它可以模拟原子和分子的运动行为，广泛应用于材料科学、生物物理学、地质学等领域。
本文将介绍LAMMPS的一些案例，展示其在不同领域的应用。
首先，我们来看一个材料科学领域的案例。
研究人员使用LAMMPS模拟了一种新型材料的力学性能。
他们首先建立了材料的原子模型，并设置了相应的力场参数。
然后，他们对材料进行了拉伸和压缩等不同形式的力学加载，观察材料的应力-应变曲线，并计算了杨氏模量、屈服强度等力学性能参数。
通过LAMMPS的模拟，研究人员可以快速、准确地了解材料的力学性能，为材料设计和工程应用提供重要参考。
其次，LAMMPS在生物物理学领域也有着广泛的应用。
科研人员利用LAMMPS模拟了蛋白质在水溶液中的结构和动力学行为。
他们通过建立蛋白质的原子模型，并采用相应的力场参数，模拟了蛋白质在水溶液中的折叠、解折叠等结构变化过程，以及蛋白质与其他分子的相互作用。
通过LAMMPS的模拟，科研人员可以深入理解蛋白质的结构和功能，为药物设计和疾病治疗提供重要依据。
最后，让我们来看一个地质学领域的案例。
研究人员利用LAMMPS模拟了岩石的变形和破裂过程。
他们建立了岩石的原子模型，并模拟了岩石在地质应力作用下的变形和断裂过程。
通过LAMMPS的模拟，研究人员可以观察岩石内部的应力分布、裂纹扩展等现象，深入理解岩石的力学行为和断裂机制，为地质灾害预测和防治提供重要支持。
综上所述，LAMMPS作为一款强大的分子动力学模拟软件，在材料科学、生物物理学、地质学等领域都有着广泛的应用。
通过LAMMPS的模拟，科研人员可以深入理解材料的力学性能、蛋白质的结构和功能、岩石的力学行为等重要问题，为相关领域的研究和应用提供重要支持。
希望本文介绍的LAMMPS案例能够对您有所启发，也欢迎您在实际应用中进一步探索LAMMPS的潜力和价值。
lammps 粘度计算案例
lammps 粘度计算案例本文将介绍lammps粘度计算的案例。
lammps是一种用于大规模原子分子材料模拟的分子动力学软件包。
通过使用lammps，可以对不同物质的粘度进行计算，以便更好地理解物质的流动性质。
在lammps中，粘度的计算可以使用Green-Kubo方法实现。
该方法基于液体的自相关函数，通过积分计算导致液体粘度的传播。
以下是一个关于使用lammps计算液体粘度的案例。
首先，我们需要准备一个lammps的输入文件。
假设我们要研究的是液体水的粘度。
我们可以创建一个包含液体水分子的输入文件，设置相应的参数和计算步骤。
以下是输入文件的示例：```# Lammps input script for viscosity calculationunits realdimension 3boundary p p patom_style fullread_data water.data# Potential settingspair_style lj/cut/coul/long 10.0 10.0pair_coeff 1 1 0.1553 3.166bond_style harmonicbond_coeff 1 0.9572 0.1535# Run settingstimestep 1.0thermo_style custom step temp pe ke etotal press vol lx ly lzthermo 1000run 10000# Compute viscosity using Green-Kubo methodcompute msd all msdvariable mu equal 0.5 * v_msd[4] / (6 * 10000 * 1.0e-6)print "Viscosity: ${mu}"```上述输入文件首先设置了lammps的计算单位和边界条件。
lammps实例(4)
Project #2金属中的点缺陷：空位和间隙原子一、空位从晶体中移去一个原子，即可形成空位。
本例将运用 LAMMPS 计算空位形成能, E v. LAMMPS 输入文件为in.vacancy1) 在 fcc 结构的完整Cu晶体中引入一个空位沿<100>方向构造一个 4 ×N×N×N 的晶体。
N为input 文件中lattice命令指定的个方向上的晶胞重复单元数。
2) 弛豫当一个原子从晶体中移走之后，周围的原子将相应地调整位置以降低体系势能。
为得到稳定的构型，需要对体系进行弛豫，relaxation. LAMMPS提供两种能量最小化方式，cg 和 sd。
本例中选用 sd 方式进行能量最小化。
如下是输入文件，in.vacancy:3) 运行lammps4) 计算空位形成能空位浓度由下式给出：[n ] = exp( − F v / k B T ).其中 F v = E v − TS v 为形成一个空位所需要的Helmholtz 自由能.忽略熵S v , 空位浓度公式简化为[n ] = exp( −E v / k B T ).设 E 1 为完整晶体能量，含N 个原子；E 2 为弛豫后的晶体能量，含N – 1个原子。
空位形成能 E v 为：211v N E E E N -≡-或 ()21v coh E E N E ≡--,其中 E coh = E 1 / N , 为完整晶体的内聚能。
本例中以EAM 模型计算4×(20×20×20)=32000个原子的体系，得到空位形成能E v ~1.26 eV ，文献中的实验值为~1.28 eV ，符合较好。
另由上式计算得到，300K 温度下的空位浓度为~ 7.59×10-22 ，1350 K (T m ) 时的空位浓度~ 2.2×10-5（文献中的实验值为~2×10-4 ）。
lammps拉伸案例
lammps拉伸案例
LAMMPS 是一个用于模拟分子动力学的开源软件。
以下是使用 LAMMPS
进行单晶铁拉伸模拟的一个基本案例：
1. 设置基本参数：定义模拟的单位，比如使用金属的单位系统。
同时设定模拟的维度为三维。
2. 建立模型：创建单晶铁的分子模型，模型的尺寸可以是nm × nm × nm，边界条件设置为ppp周期性边界。
3. 设置势函数：选择合适的势函数，例如 EAM（嵌入原子方法）势函数。
4. 能量最小化：进行能量最小化，获得结构合理的单晶铁组织。
5. 温度初始化：设定模拟开始时的温度为300K。
6. 设置计算参数：例如设定时间步长，选择适当的邻居搜索方法和范围等。
7. 结构驰豫：在npt系综下进行弛豫，时间为30ps。
8. 拉伸模拟：对模型进行拉伸，模拟单晶铁在拉伸过程中的行为。
以上步骤是一个基本的模拟流程，具体的参数和设置可能会根据模拟的具体需求和目标有所不同。
在进行模拟时，应充分考虑实际情况，并进行适当的调整。
lammps切削案例
lammps切削案例LAMMPS（大型原子/分子模拟程序）是一款开源的分子动力学模拟软件，用于模拟原子和分子系统的行为。
它广泛应用于研究材料科学、生物物理学、化学、凝聚态物理学等领域。
在材料科学领域，LAMMPS被广泛用于研究切削过程。
切削是一种常见的制造加工过程，用于将材料从工件上去除，通常通过在材料表面施加剪切力来实现。
在切削过程中，材料受到高应力和高温的作用，会产生各种力学和热学效应，如塑性变形、热膨胀、摩擦和磨损等。
通过使用LAMMPS模拟切削过程，研究者可以更好地理解切削中材料的行为及其与切削参数的关系。
下面以钨为例，介绍如何使用LAMMPS模拟钨的切削过程。
需要定义钨的原子模型。
钨的晶体结构属于体心立方（BCC），因此可以使用合适的原子间相互作用势函数来模拟钨的行为。
例如，可以使用EAM（Embedded Atom Method）势函数，它可以描述原子间的相互作用和电子-原子之间的相互作用。
然后，在模拟中需要定义切削力和切削速度等参数。
切削力可以通过施加一个与刀具相互作用的力来实现，切削速度可以通过改变原子的运动速度来实现。
还需要设置切削的方向和切削深度等参数。
接下来，使用LAMMPS进行切削模拟。
在模拟过程中，可以通过输出各种物理量，如原子的位移、速度和能量等，来分析材料的行为。
例如，可以研究材料的应力分布、塑性变形的产生和表面的磨损等。
通过分析模拟结果，可以得到切削过程中材料的行为规律和切削参数对材料性能的影响。
例如，可以研究切削速度对材料塑性变形的影响、切削力对材料表面损伤的影响等。
LAMMPS是一个强大的分子动力学模拟软件，可以用于模拟和研究各种材料的切削过程。
通过合理设置参数并进行模拟分析，可以从原子尺度上深入理解切削过程中材料的行为规律，为实际切削操作和材料设计提供科学依据。
lammps 粘度计算案例
LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款大规模原子/分子并行模拟器，常用于模拟分子动力学系统。
在LAMMPS中，可以通过多种方法计算系统的粘度，其中一种常用的方法是基于MP（Molecular Power）方法。
以下是一个使用LAMMPS计算粘度的案例：
1. **建模与设置**：首先，建立一个模拟系统。
这可能涉及到设置不同的材料、边界条件、温度和压力等。
2. **初始化**：确保所有的粒子都处于正确的初始位置和速度。
3. **运行模拟**：进行一段时间的分子动力学模拟，使系统达到平衡状态。
4. **应用MP方法**：在模拟过程中，通过引入速度梯度来模拟剪切流。
系统被分为两个区域：高速区和低速区。
在这两个区域之间交换粒子的动量，可以计算系统的粘度。
5. **后处理**：分析模拟结果，提取所需的数据，如粒子速度、应力等。
利用这些数据，可以进一步计算系统的粘度。
6. **结果分析**：根据计算出的粘度值，可以对系统的流变性质进行评估和分析。
以上是一个简化的流程，实际的模拟过程可能会更复杂，涉及
到更多的参数和细节。
为了获得准确的结果，需要仔细调整模拟参数，并确保正确地应用了MP方法。
请注意，由于LAMMPS是一个复杂的软件包，对于初学者来说可能需要一些时间来熟悉其使用方法和功能。
在进行模拟之前，建议先熟悉相关的理论和方法，并参考LAMMPS的官方文档和教程。
lammps实例(3)
Project #1硅的晶格常数和体弹模量的计算一、平衡晶格常数和内聚能自然条件下硅为金刚石结构(dc )。
计算模拟时，我们可以假定它为各种结构，f cc, bcc, sc, dc. 可以预测，模拟的dc 结构的硅的体系能量最低，也即最稳定。
下面我们将运用LAMMPS 来对硅的各种结构进行模拟。
定义晶格能量为Φ， 数密度为 ρ：potE N Φ=N Vρ= 其中E pot 为势能，N 为体系总原子数，V 为体系的体积。
选取 Stillinger-Weber (SW)，以下面命令执行 lammps 运算：其中，lmp_serial 为 lammps 命令；”<” 符号为读取符；in.Silicon 为输入文件，里面包含运算所需要的各种数据和命令；-log 指定输出文件的名称。
可以看到屏幕上显示出lammps 运行的信息。
这个计算量很小，所以很快就结束。
接下来以如下命令来查看计算得到的数据：grep 是linux 中一个很重要的命令，用来搜索文本，读取匹配的行并打印出来。
这里是搜索 dc.log 文件，将 @ 开头的行打印出来。
如下：晶格参数为5.4305埃,数密度为0.0499540303，每个原子的能量为-4.336599609eV.下面具体来看刚才给的输入文件，in.Silicon .dc.log 文件中有原子总数的信息，每个金刚石晶胞中有8个原子，383216⨯=，所以是216个原子。
如下给出各种结构下的体系的原子数：晶体结构类型晶胞中的原子数 总原子数 简单立方SC1 27 体心立方BCC2 54 面心立方FCC4 108 金刚石DC 8 216表1.不同晶体结构中的原子数下图是计算模拟得出的各种结构下的数密度与每个原子能量的关系图。
横坐标为数密度， 以金刚石为例，ρ= 8/5.4315^3=0.049926，也即我们直接通过 grep 命令得到的第二项值；纵坐标为每个原子的能量，为第三项值。
Lammps 石墨烯实例
一、简介1.SiC热分解制备石墨烯自2004年Novoselov、Geim和合作者们从石墨上剥离出世界上第一种二维材料——单层石墨：石墨烯（Graphene）以来，石墨烯就受到了科技界的广泛重视[1]。
Novoselov 和Geim两人因此在2010年获得了诺贝尔物理学奖。
因为石墨烯的独特特性，在许多技术领域例如光电子学上它都被寄予厚望。
研究石墨烯这种材料相关的物理化学特性和发展大面积、高质量生长石墨烯的技术，同时将其与器件物理学联系起来是我们研究和应用石墨烯的必由途径。
石墨烯是由碳元素组成的二维六边形材料，其在光学、电学、热学、力学等性质十分优异。
它有可能在后摩尔定律时代成为硅（Silicon）的继任者，在单分子气体传感器[2]、自旋电子学[3]、量子计算[4]、太赫兹振荡器[5]等等领域发挥重要作用。
如今，从石墨上剥离出石墨烯仍然是一种重要的石墨烯制备方方法。
然而，这种方法产生的石墨烯大小通常不超过1000 μm2，只适合实验室研究，尚不能在工业上大规模应用。
科学家发展了其他的石墨烯制备方法，包括将石墨烯视作一种薄膜来生长的化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）法、热分解碳化硅法（SiC thermal decomposition）、氧化石墨烯还原法（Graphene oxide reduction）等。
CVD法通过使含碳气源在有催化作用的金属表面分解或者使溶入到这些有催化作用的金属中的碳（C）发生表面偏析，使得在金属表面生成石墨烯或者多层石墨烯（Few-Layer Graphene, FLG）。
能否直接在半导体/绝缘体上生长石墨烯呢？碳化硅热分解成功的解决了这一问题。
最早试图使六方晶系的SiC晶体石墨化的研究报告见于1961年，Badami在高温和真空环境下得到了发生了一定石墨化的SiC[6]。
在一定的退火条件下，SiC晶体表面发生热分解，Si原子发生解吸附，而C原子留下来重新排列和组合可以生长成外延型的石墨烯层[7]。
lammps计算比热容的例子
lammps计算比热容的例子LAMMPS计算比热容的例子LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 是一种强大的热力学模拟的软件，用于模拟各种由多原子或分子构成的材料的性质。
本文将通过一个简单的例子来演示如何使用LAMMPS来计算热容。
1、准备输入文件首先，我们需要准备输入文件，其中包括定义系统结构以及相关物理参数信息的原子样本文件（.data），包含计算模拟的参数的脚本文件（.in）等。
以下是一个简单的输入文件：# Sample 1# LAMMPS input script# Run a constant-volume, NVT simulationclearunits metaldimension 3boundary p p patom_style atomic# Create atomsread_data data.in# Force fieldpair_style lj/cut 10.0pair_coeff 1 1 1.0 1.0# Define simulationtimestep 1.0velocity all create 300.0 87287thermo 100thermo_style custom step temp ke pressfix 1 all nvt temp 300.0 300.0 0.01# Run simulationrun 100# Generate fieldunfix 1fix 1 all npt temp 300.0 300.0 0.01 iso 1.0 1.0 1.0run 1002、运行LAMMPS使用该输入文件中定义的参数，我们可以用LAMMPS来运行一个NVE（常量体积，非体热）模拟，以计算热容。
运行LAMMPS的步骤比较简单：首先，我们需要在终端中输入 lmp_serial<input file name>。
lammps实例(5)
Project #5熔化与凝固：氩，铜，铝铜和铝的熔化转变:对于铜和铝，LAMMPS建立8×8×5的FCC晶格体系;充分弛豫后利用Nose-Hover方法，保持压强为零，使体系从T=2.5K开始加热，直至发生熔化转变。
下面是铜熔化的输入文件：# LAMMPS Melt_Cu or Alunits metal # 单位，指定为lammps里的金属类的单位，长度为Å，能量为eV。
boundary p p p # 周期性边界条件atom_style atomic # 原子模式variable x equal 2.5 # 定义变量 x为初始温度lattice fcc 3.61 # Cu 的晶格常数3.61#lattice fcc 4.05region box block 0 8 0 8 0 5 # 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timestep 0.01 # 步长 0.005fsthermo 1000 #每隔1000步输出热力学结果pair_style eam/alloy # 选取 Cu 的EAM势作为模型pair_coeff * * jin_copper_lammps.setfl Cu # EAM 势文件名称#pair_style eam/fs#pair_coeff * * Al_FM.eam.fs Alneighbor 0.5 binneigh_modify every 5 delay 0 check yes#velocity all create $x 825577 dist gaussianfix 1 all nvt $x $x 1.0 drag 0.2 #保持初始温度，在NVT下弛豫#compute 3 all pe/atom#compute 4 all ke/atom#compute 5 all coord/atom 3.0#dump 1 all custom 1 dump.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5run 10000 # 运行10000步unfix 1fix 1 all npt $x 2000 4.00 xyz 0.0 0.0 6.0 drag 0.2 #在NPT下加热至2000K#fix 1 all npt $x 1500 4.00 xyz 0.0 0.0 6.0 drag 0.2run 1200000 #运行1200000步对于铜，其熔点为1357.77K，但在我们的模拟中其在1609K附近发生一级相变，比其平衡时熔点增大了18.7%。
lammps elastic案例
lammps elastic案例LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 是一款用于分子动力学模拟的开源软件，广泛应用于材料科学、生物物理学、地质学等领域。
在材料科学领域，LAMMPS 可以用来模拟材料的弹性性质，例如弹性模量、泊松比等参数。
在本文中，我们将介绍一个使用LAMMPS 来模拟材料弹性性质的案例。
在这个案例中，我们将以固体铝为例，介绍如何使用 LAMMPS 来计算铝的弹性模量。
铝是一种常见的金属材料，具有良好的弹性性能，因此非常适合用来作为弹性模量计算的样本。
首先，我们需要准备铝的原子结构模型。
在 LAMMPS 中，我们可以通过输入铝的原子坐标、原子种类、晶格参数等信息来构建铝的模型。
接下来，我们需要定义铝的弹性势函数，通常采用的是经典的 Lennard-Jones 势函数或者金属间的 EAM 势函数。
这些势函数将用来描述铝原子之间的相互作用力，从而计算材料的弹性性质。
然后，我们可以通过在 LAMMPS 中设置拉伸或压缩应变，来计算铝材料的应力-应变曲线。
通过在不同的应变下计算材料的应力，我们可以得到铝的弹性模量。
弹性模量是材料的一种重要的力学性质，它描述了材料在受力时的变形程度，是材料设计和应用的重要参考参数。
最后，我们可以通过 LAMMPS 的计算结果来得到铝的弹性模量，进而分析材料的弹性性质。
通过这个案例，我们可以深入了解材料的弹性性质是如何通过分子动力学模拟来计算的，为材料科学研究提供了重要的方法和工具。
总的来说，通过 LAMMPS 的弹性模量案例，我们可以了解到如何使用分子动力学模拟来计算材料的弹性性质，为材料科学研究提供了一种全新的方法和思路。
希望这个案例能够帮助读者更好地理解材料的弹性性质，为材料的设计和性能优化提供有益的参考。
lammps metadynamics 例子
lammps metadynamics 例子LAMMPS是一种分子动力学模拟软件，可以用来模拟复杂材料和化学反应。
其中，元动力学是一种采用罚函数（potential of mean force，PMF）对自由能进行采样的技术，可以通过提高采样效率来模拟复杂的化学反应和构象转变。
下面是一个LAMMPS元动力学例子，用于模拟甲烷分子在水中的自由能和构象转变。
首先，在LAMMPS输入文件中，需要定义系统的原子类型、力场和模拟框架：#定义原子类型atom_style fulllattice fcc 5region box block 0 5 0 5 0 5 units latticecreate_box 1 boxcreate_atoms 1 box#定义力场pair_style lj/cut/coul/long 10.0pair_coeff 1 1 0.0125 3.165kspace_style pppm 1.0e-4#定义元动力学参数fix 1 all nvt temp 300.0 300.0 10.0timestep 2.0#定义元动力学采样参数fix 2 all plumed plumed.dat#定义输出文件thermo_style custom step temp press pe ke etotalthermo_modify flush yesdump 1 all atom 1000 mmpstrj接下来，需要定义Plumed文件（plumed.dat），用于定义采样过程中的罚函数：#定义采样变量d1: DISTANCE ATOMS=1,2#定义罚函数f1: METAD ARG=d1 SIGMA=0.2 HEIGHT=1.0 PACE=500GRID_MIN=-2.5 GRID_MAX=2.5 BIASFACTOR=10.0在Plumed文件中，我们定义了一个采样变量d1，表示甲烷分子中心与水分子中心的距离。
lammps激光加热案例
lammps激光加热案例LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种用于原子分子系统模拟的开源分子动力学软件。
它被广泛应用于材料科学、生物物理学、地球科学等领域，在激光加热模拟中也有重要应用。
本文将介绍使用LAMMPS进行激光加热模拟的一些案例，以及相关的模拟方法和结果分析。
案例一：金属纳米颗粒的激光加热模拟激光加热是一种常用的手段，用于控制纳米材料的结构和性质。
通过LAMMPS模拟金属纳米颗粒在激光作用下的温度分布和热传导过程，可以深入了解纳米颗粒的热响应和热耦合效应。
通过调整激光参数和纳米颗粒的物理特性，可以实现对纳米颗粒温度的精确控制。
案例二：石墨烯的激光加热模拟石墨烯作为一种具有优异性能的二维材料，其在激光加热过程中的热传导行为对其应用至关重要。
利用LAMMPS模拟石墨烯在激光作用下的热传导过程，可以研究其热导率、热膨胀系数等热学性质，并优化激光参数以实现对石墨烯的精确加热控制。
案例三：聚合物材料的激光加热模拟聚合物材料在激光加热过程中存在热膨胀、热传导等复杂的热响应行为。
通过LAMMPS模拟聚合物材料在激光照射下的温度分布和热传导过程，可以研究聚合物的热稳定性、热膨胀系数等热学性质，并根据模拟结果设计合适的激光参数，实现对聚合物材料的精确加热控制。
案例四：纳米线的激光加热模拟纳米线作为一种重要的纳米材料，其在激光加热过程中的热传导行为对其性能具有重要影响。
利用LAMMPS模拟纳米线在激光作用下的热传导过程，可以研究纳米线的热导率、热膨胀系数等热学性质，并优化激光参数以实现对纳米线的精确加热控制。
案例五：半导体材料的激光加热模拟半导体材料在激光加热过程中的热传导行为对其性能具有重要影响。
通过LAMMPS模拟半导体材料在激光作用下的热传导过程，可以研究半导体材料的热导率、热膨胀系数等热学性质，并根据模拟结果优化激光参数，实现对半导体材料的精确加热控制。
lammps的高熵合金案例
lammps的高熵合金案例高熵合金是一种由多种元素组成的合金，具有高度均匀的原子分布和高度随机的晶体结构。
它们在材料科学领域引起了广泛的关注，因为它们具有出色的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。
lammps是一种分子动力学软件，可以用于模拟高熵合金的行为。
通过使用lammps，研究人员可以研究高熵合金的热力学性质、相变行为和力学性能。
以下是关于lammps高熵合金案例的一些例子：1. 研究高熵合金的热力学性质：使用lammps模拟高熵合金的原子结构，计算其熵和自由能。
通过这些计算，可以了解高熵合金的热力学行为和稳定性。
2. 模拟高熵合金的相变行为：使用lammps模拟高熵合金在不同温度和压力下的相变行为。
通过改变温度和压力，可以观察到高熵合金的相变过程，例如从无序到有序的转变。
3. 研究高熵合金的力学性能：使用lammps模拟高熵合金的力学行为，例如弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
通过这些模拟，可以评估高熵合金的力学性能，并优化材料设计。
4. 优化高熵合金的成分：使用lammps模拟不同成分比例的高熵合金，并评估其热力学性质和力学性能。
通过对不同成分比例的模拟，可以找到最佳的高熵合金成分，以提高其性能。
5. 模拟高熵合金的晶体缺陷行为：使用lammps模拟高熵合金中的晶体缺陷，例如点缺陷、位错和晶界等。
通过这些模拟，可以了解高熵合金的缺陷行为对材料性能的影响。
6. 模拟高熵合金的相互作用：使用lammps模拟高熵合金中原子之间的相互作用，例如原子间的键合和相互作用力。
通过这些模拟，可以了解高熵合金中原子之间的相互作用对材料性能的影响。
7. 研究高熵合金的晶体结构：使用lammps模拟高熵合金的晶体结构，并通过计算晶体参数和晶体缺陷来评估其结构稳定性和相容性。
8. 模拟高熵合金的热处理过程：使用lammps模拟高熵合金的热处理过程，例如固溶和时效处理。
通过这些模拟，可以了解高熵合金的相变行为和热处理对材料性能的影响。
lammps案例
lammps案例LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种用于原子尺度模拟的分子动力学软件。
它可以模拟各种材料的原子行为和相互作用，从而研究材料的性质和行为。
下面列举了十个与LAMMPS相关的案例。
1. 研究纳米颗粒的热传导性能：利用LAMMPS模拟纳米颗粒的热传导性能，通过调整颗粒大小、形状和材料属性等参数，研究热传导性能的变化规律。
2. 模拟纳米材料的力学性能：使用LAMMPS模拟纳米材料的力学性能，如弹性模量、屈服强度等，研究纳米材料的力学行为。
3. 研究液体的扩散行为：通过LAMMPS模拟液体分子的运动轨迹和相互作用，研究液体的扩散行为，如扩散系数、自扩散系数等。
4. 模拟材料的缺陷行为：利用LAMMPS模拟材料中的缺陷行为，如点缺陷、位错等，研究缺陷对材料性能的影响。
5. 模拟固体材料的热膨胀性能：通过LAMMPS模拟固体材料的原子行为和热振动，研究固体材料的热膨胀性能。
6. 模拟界面的力学性能：利用LAMMPS模拟材料界面的原子行为和相互作用，研究界面的力学性能，如界面能、界面强度等。
7. 研究材料的相变行为：通过LAMMPS模拟材料的原子行为和相互作用，研究材料的相变行为，如熔化、凝固等。
8. 模拟电子输运行为：利用LAMMPS模拟材料中电子的输运行为，研究电子的迁移率、电导率等。
9. 研究纳米材料的自组装行为：通过LAMMPS模拟纳米材料的原子行为和相互作用，研究纳米材料的自组装行为，如纳米颗粒的聚集、纳米管的形成等。
10. 模拟材料的化学反应：利用LAMMPS模拟材料中的原子行为和相互作用，研究材料的化学反应行为，如材料的氧化、还原等。
通过以上案例，可以看出LAMMPS在材料科学、物理化学等领域中的广泛应用。
它的高度可定制性和可扩展性使得研究者可以根据自己的需求进行模拟和分析，从而深入理解材料的性质和行为。
lammps实例(2)
Project #4表面与界面能铜的表面能当物体形成表面时，表面上的原子键发生断裂，接近表面的几层原子不再如之前处于平衡状态，从而导致能量的升高，升高的温度便是物体的表面能。
利用LAMMPS 做出 20*20*40 fcc 的盒子，删去边缘的原子制造出一段真空层；算出此时体系的总能量0E ，然后从中间把盒子切成两半并移至足够远的距离，此时的体系总能量为E final ，从而表面能： 02final surface E E A γ=−A 为表面的面积(100) 面与 (111) 面如下是输入文件in.surface_Cu_100# LAMMPS Cu _Surface_100units metalboundary p p patom_style atomiclattice fcc 3.61region box block 0 20 0 20 0 40create_box 1 boxcreate_atoms 1 boxtimestep 0.005thermo 5pair_style eam/alloypair_coeff * * jin_copper_lammps.setfl Curegion boundary1 block INF INF INF INF 29.9 INFregion boundary2 block INF INF INF INF INF 9.9group boundary1 region boundary1group boundary2 region boundary2group boundary union boundary1 boundary2delete_atoms group boundaryneighbor 0.6 binneigh_modify every 5 delay 0 check yescompute 3 all pe/atomcompute 4 all ke/atomcompute 5 all coord/atom 3.0dump 1 all custom 100 dump.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5dump_modify 1 format "%d %16.9g %16.9g %16.9g %16.9g %16.9g %g"min_style sdminimize 1.0e-30 1.0e-15 1000 10000variable E equal peprint "---------------------- E=$E---------------------------"run 0region down block INF INF INF INF INF 19.94region up block INF INF INF INF 19.95 INFgroup up region upgroup down region downdisplace_box all z delta 0 40 units lattice remap nonedisplace_atoms up move 0 0 40 units latticeminimize 1.0e-30 1.0e-20 10000 100000print "-----SURFACE----------E=$E--------------------------------"Plane (100) (111) Surface energy(2/mJ m ) 1330 1228Plane (111)Plane (100)镁的hcp/fcc界面能计算镁的hcp/fcc界面能比较有趣。
lammps粘度计算案例
lammps粘度计算案例LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种用于原子分子动力学模拟的软件包，它可以模拟材料的性质和行为。
在本文中，我们将探讨如何使用LAMMPS计算粘度的案例。
粘度是描述流体内部摩擦阻力的物理量，也可以理解为液体的黏稠程度。
计算粘度可以用于研究流体的流动性质以及流体在运动中的行为。
首先，我们需要准备一个LAMMPS输入文件，该文件包含了流体模拟的各种参数和设置。
在这个案例中，我们将使用Lennard-Jones势函数对流体进行建模。
以下是一个简单的LAMMPS输入文件的示例：```# LAMMPS input script for viscosity calculation# Initialize units, dimensions, and atom_styleunits ljdimension 3atom_style atomic# Define system dimensions and boundariesboundary p p plattice fcc 0.8442region box block 0 10 0 10 0 10create_box 1 boxcreate_atoms 1 box# Set atom properties and force fieldmass 1 1.0pair_style lj/cut 2.5pair_coeff 1 1 1.0 1.0 2.5# Set simulation parametersneighbor 0.3 binneigh_modify every 1 delay 0 check yes# Set thermostat and viscosity calculationfix 1 all nvt temp 1.0 1.0 100.0fix 2 all viscosity 1000 z 1 1# Run simulation```完成LAMMPS输入文件后，我们可以使用以下命令运行模拟：```$ lammps < input.lmp```模拟完成后，LAMMPS将生成输出文件，其中包含了模拟结果。
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熔化与凝固：氩，铜，铝
铜和铝的熔化转变:
对于铜和铝，LAMMPS 建立 8×8×5 的 FCC 晶格体系;充分弛豫后利用 Nose-Hover 方法，保 持压强为零，使体系从 T=2.5K 开始加热，直至发生熔化转变。 下面是铜熔化的输入文件： # LAMMPS Melt_Cu or Al units boundary atom_style variable lattice #lattice region create_box create_atoms timestep thermo pair_style pair_coeff #pair_style #pair_coeff neighbor neigh_modify #velocity fix #compute metal ppp atomic x equal 2.5 fcc 3.61 fcc 4.05 box block 0 8 0 8 0 5 1 box 1 box 0.01 1000
如下图所示，在分子动力学模拟下，氩在 T=0.44 附近发生一级相变，单位原子体积突然下 降：相对与其平衡凝固温度 Tm=0.44，约有 30%左右的过冷。
特定温度下的性质:
利用 LAMMPS 建立 8×8×8 的 FCC 格子，分别在 T=0.1，0.4，0.6，0.8 下保持零外压弛豫， 得到在不同温度下原子运动的情况, 以及不同径向分布函数和速度自相关函数。 下面是 LAMMPS 的输入文件 in.melt_Ar_temp
氩的熔化转变:
对于氩，LAMMPS 建立 8×8×5 的 FCC 晶格体系;充分弛豫后利用 Nose-Hover 方法，保持压 强为零，使体系从 T=0.01 开始加热，直至发生熔化转变。 如下是输入文件 in.melt_Ar
# 2d Lennard-Jones melt units atom_style boundary #processors lattice region create_box create_atoms mass velocity timestep dump lj atomic ppp 221 fcc 1.073 box block 0 8 0 8 0 5 1 box 1 box 1 1.0 all create 0.01 872877 0.01 1 all xyz 1000 melt.xyz
# 2d Lennard-Jones melt_temp units lj atom_style atomic boundary ppp variable x index 0.80 0.60 0.40 0.10 lattice region create_box create_atoms mass fcc 0.888 box block 0 8 0 8 0 8 1 box 1 box 1 1.0
atomic ppp fcc 0.851 box block 0 8 0 8 0 5 1 box 1 box 1 1.0
velocity all create 0.85 872877 timestep 0.01 pair_style lj/cut 2.5 pair_coeff 1 1 1.0 1.0 2.5 neighbor 0.3 bin neigh_modify every 10 delay 0 check yes
#运行 1200000 步
对于铜，其熔点为 1357.77K，但在我们的模拟中其在 1609K 附近发生一级相变，比其平 衡时熔点增大了 18.7%。
对于铝，其熔点为 934.477K, 在我们的模拟中，其在 1110.0K 附近发生一级相变，单位体 积发生突变。其相对于平衡熔点增大了了 18.9%。
在 Tm=0.775 左右发生一级相变， 原子单位体积发生跃变； 而氩的平衡熔化温度约为 Tm=0.66， 故其在分子动力学方法模拟下过热约 20%。
氩的凝固转变：
对于氩，LAMMPS 建立 8×8×5 的 FCC 晶格体系;充分弛豫后利用 Nose-Hover 方法，保持压 强为零，使体系从 T=0.85 开始降温，发生凝固转变，直至温度降至 0 附近。 其下为输入文件 in.quench # 2d Lennard-Jones quench units lj atom_style boundary lattice region create_box create_atoms mass
原子在不同温度下的运动
T=10K
T=500K
T=1000K
T=2000K
均方根位移:
模拟体系中的均方根位移可以通过如下公式求得：
是指相应量的统计平均值
均方根位移的量与原子的扩散系数存在对应的关系。 当体系是固态时， 即体系温度处于熔点 之下时，均方根位移存在上限值；而当体系处于液态时，均方根位移呈线性关系，而且其斜 率与原子的扩散系数存在如下关系：
# 单位，指定为 lammps 里的金属类的单位，长度为 Å，能量为 eV。 # 周期性边界条件 # 原子模式 # 定义变量 x 为初始温度 # Cu 的晶格常数 3.61
# x,y,z 各方向上的晶胞重复单元数，也即区域大小 # 将上述区域指定为模拟的盒子 # 将原子按晶格填满盒子 # 步长 0.005fs
thermo fix run 50000 unfix 1 dump 1 all xyz
1000 1 all npt 0.85 0.85 2.0 xyz 0.0 0.0 1.00
1000
quench.xyz
fix 1 all npt 0.85 0.01 2.0 xyz 0.0 0.0 1.00 run 1000000
#保持初始温度，在 NVT 下弛豫
#compute #compute #dump run unfix fix #fix run
4 all ke/atom 5 all coord/atom 3.0 1 all custom 1 dump.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5 10000 # 运行 10000 步 1 1 all npt $x 2000 4.00 xyz 0.0 0.0 6.0 drag 0.2 #在 NPT 下加热至 2000K 1 all npt $x 1500 4.00 xyz 0.0 0.0 6.0 drag 0.2 1200000
50000 1 1 all nvt $x $x 2.0 drag 0.2 1 all custom 50 dump_$x.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5 100 2 all msd 1 msd_Cu_$x.dat 1000 x in.melt_Cu_temp
#输出 msd 文件
#每隔 1000 步输出热力学结果
# 选取 Cu 的 EAM 势作为模型 eam/alloy * * jin_copper_lammps.setfl Cu # EAM 势文件名称 eam/fs * * Al_FM.eam.fs Al
0.5 bin every 5 delay 0 check yes all create $x 825577 dist gaussian 1 all nvt $x $x 1.0 drag 0.2 3 all pe/atom
pair_style lj/cut 2.5 pair_coeff 1 1 1.0 1.0 2.5 neighbor 0.3 bin neigh_modify every 10 delay 0 check yes thermo fix run unfix thermo fix run 1000 1 all npt 0.01 0.01 1.00 xyz 0.0 0.0 1.0 drag 0.2 50000 1 1000 1 all npt 0.01 0.85 2.0 xyz 0.0 0.0 1.0 drag 0.2 1000000
在 2 维体系中上式的 6 应该被 4 所取代。 下图为 T=2000K，即体系处于液态时的均方根位移图。
氩的熔化与凝固：
LAMMPS 中对氩取 LJ 约化单位，其与国际单位制的转换如下:
• mass = mass or m • distance = sigma, where x* = x / sigma • time = tau, where tau = t* = t (Kb T / m / sigma^2)^1/2 • energy = epsilon, where E* = E / epsilon • velocity = sigma/tau, where v* = v tau / sigma • force = epsilon/sigma, where f* = f sigma / epsilon • temperature = reduced LJ temperature, where T* = T Kb / epsilon • pressure = reduced LJ pressure, where P* = P sigma^3 / epsilon for argon: mass= 6.6362126e-26(kg) sigma=3.405e-10(m); epsilon=1.6545e-21(J); Kb=8.314/(6.02e23); tau=2.156472211e-12(s) reduced LJ temperature=119.799(K) reduced LJ velocity=157.8967679(m/s) reduced LJ pressure=41909784.02(Pa)
#初始化速度，按高斯分布
1 all npt $x $x 2.0 xyz 0.0 0.0 6.0 drag 0.2 3 all pe/atom 4 all ke/atom 5 allhermo fix run clear next jump
从铜和铝的熔化过热，以及后面所涉及的氩的熔化过热与凝固过冷，我们可以看出，在利 用分子动力学方法模拟熔化与凝固时往往会发生过热与过冷，其值基本在 10%-30%之间。 产生过热与过冷的因素基本上可以从热力学与动力学的方面阐述，例如均匀形核而导致。