lammps模拟设置中,力场的设置非常重要,力场设置合理才能准确的描述原子之间的受力。

如果两种原子之间没有键连接,可以使用pair_style命令设置这两种原子的力场。

pair_style能够设置的力场类型比较多,比如LJ、MORSE、EMA、MEAM等。

本文主要介绍最常用的力场:lj/cut。

lj/cut力场公式比较简单:

lammps教程:lj/cut力场使用方法_拟合

在lammps使用lj/cut只需要设置3个参数:epsilon、sigma、cutoff。

lj/cut有两种写法,第一种是写到in文件中,另一种是写到data文件中,两种写法稍有不同。

1. lj/cut在in文件中使用方法

在in文件中使用lj/cut,需要明确的指定相互作用的原子类型,如:

pair_style lj/cut 10

pair_coeff * * 0.02 3.12

pair_coeff 1 3 0.03 3.22 8.5

上面两句指定全部原子之间的lj/cut力场,截断半径为10,epsilon=0.02、sigma=3.12。

1和3原子截断半径为8.5,epsilon=0.03、sigma=3.22。

2. lj/cut在data文件中使用方法

在data文件中,只能指定同种原子之间的lj/cut参数,每一行设置一种原子,不能设置不同原子之间的力场参数。

例如:

Pair Coeffs # lj/cut

1 0.038 2.44

2 0.019 3.01

上述命令分别设置了原子1之间受力、原子2之间的受力,没有设置原子1和原子2之间的受力。

对于1和2之间的lj/cut参数,lammps提供了三种拟合公式(参见pair_modify命令),默认的公式为:

lammps教程:lj/cut力场使用方法_lammps_02

这个拟合过程由lammps自动完成,不需要人为干预,pair_modify命令可以选择拟合方式。

3. lj/cut参数如何获取?

大多数原子lj/cut参数都可以从文献中查到,如果实在找不到某两种原子之间的lj/cut参数,可以使用上面的公式进行计算。

例如,查文献得到Cr-Cr和Fe-Fe的参数为(epsilon、sigma):

Cr-Cr:0.502,2.336

Fe-Fe:0.527,2.321

Cr-Fe的lj/cut参数就可以使用上面的公式进行拟合,经过拟合后的Cr-Fe参数为:

Cr-Fe:0.514,2.3285

lj/cut力场公式比较简单,模拟结果虽然不如专用的力场精确,但参数获取比较方便,当找不到专用力场参数时,使用lj/cut也是一种比较好的选择。

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