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实例一

合适的相互作用势,那么如何判断所得到的经验势是否合适呢?今天就结合一个简单的实例介绍一下如何去判断:

  1. 直观判断:做个简单的动态弛豫模拟,看看体系是否稳定,结构是否变混乱,具体弛豫模拟可见我之前的推文:LAMMPS学习系列(1);
  2. 能量判断(推荐):计算相关的缺陷(空位,间隙子。。)形成能,层错能,迁移能等能量值或者弹性常数等力学值,然后与DFT计算结果进行对比;


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(聚变研究领域)W-He体系经典相互作用势


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一般来说,判断一个经验势好不好的标准就是它的计算值与DFT的计算值的吻合程度是否很高,但是DFT可以计算的能量值有很多,经验势往往可能只能与其中一部分值吻合的比较好,所以这也是在一定程度上限制了经验势的使用范围。例如上述文章,只显示了缺陷形成能以及迁移能这部分能量与DFT计算值吻合的很好,但是并没有提及到弹性常数之类的力学值,所以这个W-He经验势一般只用来做缺陷演化之类的模拟,很少应用于力学性能变化的研究,当然,没提及并不代表它在这方面吻合的不好,只是做之前需要自行验证。

接下来先介绍一个BCC结构W的空位形成能的计算,其计算流程如下:

1. 创建个文件夹,其下有LAMMPS的输入文件in文件


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2. in文件中的内容


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LAMMPS软件中这种利用minimize命令计算得到能量的方法也叫分子静力学,in文件中涉及到的所有命令以及常用用法之前均已介绍过,忘记的可以再看一下我之前的推文或者直接看看手册~

3. 运行

在终端下输入lmp_mpi < in.Ef_vacancy, 由于体系很小,这里直接运行了,没交后台也没并行,实际任务运行脚本和方式根据服务器的具体情况而定,统一的并行运行命令为:

mpirun -n 核数 lammps可执行文件 < in文件

4. 查看输出文件


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运行得到log.lammps日志文件以及vacancy.xyz的原子轨迹文件(这个轨迹文件意义不大,没事的话也可以按照之前推文介绍的方式导入OVITO看看优化过程原子的位置调整过程),log.lammps日志文件(LAMMPS默认输出)则是详细记录执行in文件中命令的情况(只要不报错不中断,那么其中大部分warning都是可以忽略的):


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模型构建情况(盒子大小,总原子数目)

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第一次优化得到的E_prefect能量值

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删除原子后的总原子数

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第二次优化得到的E_defect能量值

5. 公式计算空位形成能

公式:Ev= E_defect – (N-1/N)E_prefect

其中N为总粒子数;

Eprefect为优化后完整晶胞的总能量;

Edefect为优化后含有空位晶胞的总能量。

最后可以得到BCC结构的W中空位形成能为3.58eV.

今天就先介绍到这里~

欢迎各位关注~

若本文有何不对以及不足之处,希望各位留言批评指正~