LAMMPS示例5.pdf

简介：
《LAMMPS示例5.pdf》提供了使用LAMMPS软件进行分子动力学模拟的一个具体案例研究，展示了如何设置和运行特定类型的计算任务。 LAMMPS（Large-scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator）是一款广泛使用的分子动力学模拟软件，适用于各种材料与分子的模拟研究，包括软物质、生物物理及固体物理学等领域。它以高效可扩展性以及支持多种势能模型而闻名，在高性能计算平台上能够实现大规模并行运算。 在本实例中，LAMMPS被用于金属铜和铝的熔化与凝固过程仿真。通常采用金属单位系统进行此类模拟，其中长度单位为Å（埃），能量单位为eV，并设定周期性边界条件以创建无限晶体结构模型。原子风格设为atomic，意味着每个原子被视为独立粒子且不考虑电荷等复杂相互作用。 对于铜和铝的熔化与凝固过程，首先构建8×8×5的FCC（面心立方）晶格结构。通过Nose-Hover方法保持零压强，并从低温（2.5K）开始逐步升温直至达到熔点转变温度。输入文件中定义时间步长、热力学输出频率以及势能模型，如铜使用EAM（嵌入式原子方法）。利用velocity all create命令初始化原子速度并用fix指令执行NVT或NPT模拟以控制系统温压条件。 在铜的熔化过程中观察到实验中的熔点约为1609K，比实际值高出约18.7%，表明存在显著的过热现象。同样，在铝中也发现了类似的现象：其理论熔点为934.477K而模拟结果则显示了在更高温度（1110.0K）下的转变。 此外还研究了铜在不同温度下（如10K、500K、1000K、1800K和2000K）的行为变化。通过创建8×8×8的FCC晶格并在零外压条件下进行松弛，可以观察到原子运动规律及均方根位移随温度的变化情况。 综上所述，本实例展示了利用LAMMPS软件对金属熔化与凝固过程模拟的方法及其在不同温度下材料特性的分析。通过这些研究不仅可以验证理论预测还能深入探索和解释极端条件下材料表现出的非平衡行为如过热或过冷现象。这对于推动材料科学研究及新材料的设计开发具有重要意义。