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LAMMPS實操系列（二）: 大量FCC-CoCrCuFeNi高熵合金建模與最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)篩選

來源：時間：2022-11-02 16:40:23 瀏覽：2899次

上一期我們介紹了對于格點原子無序的FCC-CoCrCuFeNi高熵合金理論模擬中的建模思想，以及LAMMPS的程序?qū)崿F(xiàn)。本期文章，我們會詳細(xì)解讀上一期貼出的腳本，以便讓讀者更深的了解LAMMPS程序的運(yùn)行過程。下面就是程序?qū)崿F(xiàn)過程的詳細(xì)解讀與分析：

units metal #定義單位系統(tǒng)為metal

boundary p p p #定義三個方向都為周期性邊界條件

atom_style atomic #定義原子類型為atomic

timestep 0.001 #設(shè)定時間步長為1 fs

#構(gòu)建模型

lattice fcc 3.56 #定義fcc晶格常數(shù)

region box block 0 10 0 10 0 10 #定義模擬盒子大小

create_box 5 box #定義模擬盒子中最多可以包含5種原子

label loop #定義腳本循環(huán)起始標(biāo)簽為loop

variable a loop 1000 #定義跟蹤循環(huán)次數(shù)變量a為1至1000

log log.$a #定義記錄標(biāo)準(zhǔn)輸出文件的文件名以次數(shù)結(jié)尾

create_atoms 1 box #現(xiàn)在模擬盒子中將格點原子用第1種原子Fe代替

set type 1 type/ratio 2 0.2 7603 #將1/5的Fe原子換成第2種原子Ni

set type 1 type/ratio 3 0.5 7603 #將1/2的Fe原子換成第3種原子Cr

set type 1 type/ratio 4 0.5 7603 #將1/2的Fe原子換成第4種原子Co

set type 3 type/ratio 5 0.5 7603 #將1/2的Cr原子換成第5種原子Cu

#注意set進(jìn)行的是依次操作，這樣下來Ni、Cr、Co、Cu各占1/5

#設(shè)置原子質(zhì)量

mass 1 55.8 #Fe

mass 2 58.7 #Ni

mass 3 52 #Cr

mass 4 59 #Co

mass 5 63 #Cu

#設(shè)置勢函數(shù)

pair_style eam/alloy #選用eam合金勢

pair_coeff * * FeNiCrCoCu-with-ZBL.eam.alloy Fe Ni Cr Co Cu

#選擇文獻(xiàn)提供的Fe Ni Cr Co Cu勢函數(shù)[1]

min_style cg #選用共軛梯度法對模擬盒子進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化

minimize 1.0e-6 1.0e-7 10000 10000

#能量和力的容差為分別為1.0e-6 和1.0e-7，最大迭代次數(shù)為10000步

run 0 #啟動計算

min_style sd ##選用快速下降法對模擬盒子進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化

minimize 1.0e-6 1.0e-7 10000 10000

run 0

min_style cg

minimize 1.0e-6 1.0e-7 10000 10000

run 0

write_data FeNiCrCoCu_$a.data #寫出第a次循環(huán)中結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型

group ALL type 1 2 3 4 5 #將模擬盒子中的原型設(shè)為group ALL

delete_atoms group ALL #刪除模擬盒子中的所有原子

shell ./mseed.sh #跟換下一輪建模計算的隨機(jī)隨機(jī)數(shù)

next a #跳到下輪計算的跟中變量符a

jump FeNiCrCoCu.in loop

#跳到FeNiCrCoCu.in loop文件中的label loop開始下一輪計算

在以上LAMMPS腳本中，需要特別注意的是，命令“set type 1 type/ratio 2 0.2 7603”執(zhí)行的結(jié)果與隨機(jī)數(shù)7603有關(guān)，相同的隨機(jī)數(shù)通過該命令生成的結(jié)果是一樣的因此我們在生成下一個模型時需要提前對隨機(jī)數(shù)進(jìn)行更改。我們的更改方式是通過外部shell腳本mseed.sh進(jìn)行更改的。調(diào)用命令為shell ./mseed.sh。mseed.sh中的內(nèi)容如下：

#!/bin/bash

a=$RANDOM

sed -i "13c set type 1 type/ratio 2 0.2 $a" FeNiCrCoCu.in

sed -i "14c set type 1 type/ratio 3 0.5 $a" FeNiCrCoCu.in

sed -i "15c set type 1 type/ratio 4 0.5 $a" FeNiCrCoCu.in

sed -i "16c set type 3 type/ratio 5 0.5 $a" FeNiCrCoCu.in

該腳本中，變量RANDOM是Linux shell中的一個特殊變量，每一次對其進(jìn)行取值都會任意取到0-32767之間的任意整數(shù)，且在同一個shell進(jìn)程取值不會重復(fù)，取完為止。后面四行通過sed命令將拿到的隨機(jī)用來修改FeNiCrCoCu.in文件，這樣就可以保證在循環(huán)運(yùn)行FeNiCrCoCu.in腳本時，生成的結(jié)構(gòu)都是不同的。

最后提交任務(wù)時只需要在任務(wù)文件夾中放入FeNiCrCoCu.in、mseed.sh、FeNiCrCoCu-with-ZBL.eam.alloy用PBS腳本進(jìn)行提交就可以了。其中FeNiCrCoCu-with-ZBL.eam.alloy為eam勢函數(shù)文件，該勢函數(shù)來自于O.R. Deluigi等人的文章[1]，勢文件可以直接從網(wǎng)上下載[2]。