-
主要研究了在辐照与无辐照条件下，钨表面下氦泡的释放情况。
-
定义相关变量：
variable iseed index 238 476 714 952 1190 1428 1666 variable ipoint loop 7 variable T equal 300 -
模型：
-
构建模型：
lattice bcc 3.1652 orient x 0 1 0 orient y 0 0 1 orient z 1 0 0 region box block 0 40 0 40 0 60 units lattice region w block 0 40 0 40 0 40 units lattice create_box 2 box create_atoms 1 region w region inner sphere 20 20 33 3 units lattice group inner region inner delete_atoms group inner create_atoms 2 random ${iseed} 12345 inner -
无辐照条件下的氦泡演化的过程：
units metal atom_style atomic boundary p p f -
选中表面中心PKA原子：
region rpka sphere 20 20 40 0.1 group pka region rpka -
定义原子间相互作用势
pair_style eam/alloy pair_coeff * * W_He.eam.alloy W He -
优化：
min_style sd minimize 1.0e-12 1.0e-12 10000 100000 -
计算原子势能：
compute 1 all pe/atom -
定义输出：
thermo 1000 thermo_style custom step temp pe etotal dt time thermo_modify lost ignore # 边界条件设置了f，允许系统丢失原子 dump 1 all custom 20000 whe.${iseed}.${T}.xyz id type x y z c_1 -
模型环境设置：
- nvt弛豫
velocity all create ${T} ${iseed} rot yes dist gaussian fix 1 all nvt temp ${T} ${T} 0.05 timestep 0.0001 run 200000-
nve级联碰撞
unfix 1 fix 1 all nve velocity pka set 0 0 -1000 units box fix 2 all dt/reset 1 0.000000001 0.0005 0.005 units lattice run 800000
-
进入下一次循环：
unfix 1 unfix 2 clear next iseed next ipoint jump in.hebubbleW -
循环结束退出：
quit
-
金属材料中常见的辐照损伤模拟
-
初始模拟设置：
units metal atom_style atomic boundary p p p -
模型构建
lattice bcc 2.8552 region box block 0 30 0 30 0 30 units lattice create_box 1 box create_atoms 1 box -
选取中心原子为PKA（初始碰撞原子，由这个原子引发级联碰撞）：
region rpka sphere 15 15 15 0.2 units lattice group pka region rpka -
定义原子间相互作用势：
pair_style eam/fs pair_coeff * * Fe_mm.eam.fs Fe -
定义输出：
thermo 2000 thermo_style custom step temp etotal time dump 1 all custom 500 Fe.xyz id type x y z -
NVT弛豫：
velocity all create 1000 666 rot yes dist gaussian fix 1 all nvt temp 300 300 0.05 timestep 0.001 run 15000 -
NVE级联碰撞：
unfix 1 velocity pka set 300 500 600 units box fix 1 all nve fix 2 all dt/reset 1 0.00000001 0.0005 0.0005 units lattice run 75000
-
研究了Cu-Gr（石墨烯）界面的稳定性以及抗辐照性能
-
Cu-Cu相互作用（EAM势函数），C-C相互作用（AIREBO势函数）以及Cu-C相互作用（LJ势函数$E=4\varepsilon [(\frac {\sigma} {\bar r})^{12} - (\frac {\sigma} {\bar r})^6],(\bar r<r_c)$，其中$\varepsilon_{(Cu-C)}=0.0117eV,\sigma_{(Cu-C)}=3.0023\AA,r_c=2.5\sigma_{(Cu-C)}$）。
-
定义原子间相互作用势：
pair_style hybrid eam lj/cut 7.5 airebo 2.0 pair_coeff * * eam Cu_u3.eam pair_coeff 1 2 lj/cut 0.0117 3.0023 pair_coeff * * airebo CH.airebo NULL C
-
NVT（正则系综）：常用于体系平衡弛豫
fix 1 all nvt temp T_beg(起始温度) T_end(终止温度) T_damp drag num(阻尼系数，一般不建议设置，设置后不再是真正意义上的NVT系综) -
NPT（等温等压）：
-
控制x,y,z三个方向的压强，常用于计算晶格常数
fix 1 all temp T_beg T_end Tdamp iso P_beg P_end P_damp drag num -
只控制x,y两个方向的压强，或只控制一个方向，常用于压缩、拉伸模拟
fix 1 all temp T_beg T_end T_damp iso x P_beg P_end Pdamp y P_beg P_end Pdamp drag num
-
-
NVE（微正则系综）：常用于冲击、辐射等模拟
fix 1 all nve -
NPH（等压等焓）
-
冲击波通常是由爆炸或宏观物体的高速碰撞产生的，如炸药爆炸，高速弹丸穿甲，陨石撞击等。冲击波作用下材料在极短时间内发生塑性形变、熔化或化学反应等本质上不可逆的变化。冲击载荷相关的空间尺度（如晶格层次形变）和时间分辨率（皮秒至飞秒量级）都非常适合于通过MD模拟进行研究。
-
使用LAMMPS进行非平衡分子动力学模拟时产生冲击波主要有以下三种方式：
-
活塞（piston）冲击法或“动量镜”（momentum mirror）法：在非平衡分子动力学模拟中应用比较多。
图（a）中无限大质量的活塞以速度$+U_p$移动，推动相对静止的材料并在其中产生冲击波；或者等效地如图（b），活塞处于静止状态而材料整体以速度$-U_p$向活塞面移动，所有与活塞面接触的粒子都被反射或速度反向，即活塞面相当于“动量镜”。这种方法在侧向上使用周期性边界条件，而在冲击方向使用非周期性边界条件。
region piston block INF INF INF INF INF 5 region bulk block INF INF INF INF 5 INF group piston region piston group bulk region bulk velocity piston set 0 0 v_Up sum no units box # 设定piston的速度为v_Up，沿z轴冲击 fix 2 piston setforce 0.0 0.0 0.0 # 设定piston内原子受力为0
-
对称冲击法（symmetric impact）:两等质量的材料分别以$+U_p$和$-U_p$的速度相向运动，在中间处发生碰撞并在中心处产生$-U_s$和$+U_s$的冲击波向外边界传播。这种方法和实验中飞片（flyer）撞击靶板材料而产生平面冲击波的情况类似。冲击方向为非周期性边界，其余两侧为周期性边界。
velocity left set NULL NULL v_Up sum yes units box velocity right set NULL NULL -v_Up sum yes units box
-
收缩周期性边界条件（shrinking periodic boundary conditions）方法：收缩周期性边界条件方法，这里使用三维周期性边界条件。两等质量的材料也分别以$+U_p$和$-U_p$的速度相向运动，而冲击压缩时边界也以恒定的速度Up跟随收缩。
velocity left set NULL NULL v_Up sum yes units box velocity right set NULL NULL -v_Up sum yes units box fix 2 all deform 1 z erate -v_rate units box # fix deform使边界收缩，v_rate为工程应变率，收缩为负号，其值与冲击时间与最终收缩量相关。边界收缩时为保持周期性，两侧边界（Lz1和Lz2, 并假设冲击方向为z）都要做出相应的收缩调整Lz1(t)= Upt; Lz2(t)= Lz0 - Upt。Lz0为边界初始值。这种方法可在冲击波刚好到达两端边界时终止冲击并停止收缩边界。停止收缩边界的时刻可用两块材料的动能差最小或者质心速度差值最小作为判据。理论上此时体系质心速度近似为0，因而可以研究非平衡加载之后体系后续较长时间的演化过程，如化学反应和扩散混合等。单纯收缩边界情况下冲击波也可以从两侧边界产生并向中间传播，可达到同样的效果。对称冲击方法能有效消除流体自由表面的影响，特别适用于流体中冲击波的模拟。
-
-
建立$8\times 8 \times 5$的FCC晶格，弛豫后利用Nose-Hover方法，保持压强为0，使体系从T=2.5K开始加热，直至发生熔化转变：
units metal boundary p p p atom_style atomic variable x equal 2.5 lattice fcc 3.61 region box block 0 8 0 8 0 5 create_box 1 box create_atoms 1 box timestep 0.01 thermo 1000 pair_style eam/alloy pair_coeff * * jin_copper_lammps.setl Cu neighbor 0.5 bin neigh_modify every 5 delay 0 check yes fix 1 all nvt $x $x 1.0 drag 0.2 run 10000 unfix 1 fix 1 all npt $x 2000 4.00 xyz 0.0 0.0 6.0 drag 0.2 run 1200000
-
只调整体系中原子的坐标而不改变整个盒子形状
-
优化时不仅调整原子坐标而且允许盒子形状发生变化：多出命令
fix 1 all box/relax iso 0.0 vmax 0.01
# 将默认的输出的log.Lammps命名为log.Graphene_impact
log log.Graphene_impact
# 计算过程输出到屏幕
echo screen
dimension 3
units metal
atom_style atomic
boundary p p p
region box block -210 210 -240 240 -5 200 units lattice
create_box 1 box
lattice custom 2.4595 a1 1 0 0 a2 0 1.73203 0 &
basis 0 0 0 &
basis 0.5 0.1666666 0 &
basis 0.5 0.5 0 &
basis 0 0.66666666 0
region graphene block -210 210 -240 240 0 0.1 units lattice
create_atoms 1 region graphene
mass * 12.011
pair_style airebo/morse 3.0
pair_coeff * * CH.airebo-m C
compute 3 all pe/atom
compute 4 all stress/atom NULL virial
velocity all create 300.0 12345 dist gaussian
fix 1 all npt temp 298 298 .5 x 0.0 0.0 .5 y 0.0 0.0 .5
thermo 10
thermo_style custom step pe ke etotal temp lx ly lz press atoms
dump eve all custom 25 dump.graphene_impact.* id type x y z vx vy vz c_3 c_4[1] c_4[2] c_4[3]
timestep 0.001
fix bp all balance 250 1 shift z 10 1
thermo_style custom step temp ke pe press vol
run 50
group graphene region graphene
variable ymn equal ylo+4
variable ymx equal yhi-4
variable xmn equal xlo+4
variable xmx equal xhi-4
region middle block ${xmn} ${xmx} ${ymn} ${ymx} -5 5 units box
group middle region middle
group edge subtract graphene middle
unfix npt
lattice diamond 3.567
region mobile sphere 0 0 150 30 units box
create_atoms 1 region mobile
group impactor region mobile
change_box all boundary p p s
reset_timestep 0
velocity edge set NULL NULL 0 sum no units box
fix sheet edge setforce NULL NULL 0.0
velocity impactor set 0.0 0.0 -20.0 sum yes units box
fix nve all nve
timestep 0.002
run 20000
print "Job's done"
units metal
dimension 3
boundary p p s
atom_style atomic
lattice fcc 3.614
variable cubel equal 4
variable fixer1 equal "v_cubel+2"
variable fixer2 equal "v_cubel+1.49"
region box block -${cubel} ${cubel} -${cubel} ${cubel} -${fixer1} 1 units lattice
region cbox block -${cubel} ${cubel} -${cubel} ${cubel} -${fixer2} 0 units lattice
create_box 1 box
create_atoms 1 region cbox
create_atoms 1 single -0.5 0.5 units lattice
region hold block INF INF INF INF -${fixer1} -${fixer2} units lattice
region temp block INF INF INF INF -${fixer2} -${cubel} units lattice
group hold region hold
group temp region temp
pair_style eam/alloy
pair_coeff * * Cu01.eam.alloy Cu
compute pe all pe/atom
timestep 0.005
compute new all temp
velocity temp create 600 12345
fix heater temp temp/rescale 1 850 850 5 1
fix nve all nve
fix freeze hold setforce 0 0 0
dump eve all custom 5 dump.adatom.* id type xu yu zu vx vy vz c_pe
thermo 50
run 100000
print "Job's done"