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LAMMPS實操系列（二）: 大量FCC-CoCrCuFeNi高熵合金建模與最穩定結構篩選

來源：時間：2022-11-02 16:40:23 瀏覽：5067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的程序實現。本期文章，我們會詳細解讀上一期貼出的腳本，以便讓讀者更深的了解LAMMPS程序的運行過程。下面就是程序實現過程的詳細解讀與分析：

units metal #定義單位系統為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 #設定時間步長為1 fs

#構建模型

lattice fcc 3.56 #定義fcc晶格常數

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 #定義腳本循環起始標簽為loop

variable a loop 1000 #定義跟蹤循環次數變量a為1至1000

log log.$a #定義記錄標準輸出文件的文件名以次數結尾

create_atoms 1 box #現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進行的是依次操作，這樣下來Ni、Cr、Co、Cu各占1/5

#設置原子質量

mass 1 55.8 #Fe

mass 2 58.7 #Ni

mass 3 52 #Cr

mass 4 59 #Co

mass 5 63 #Cu

#設置勢函數

pair_style eam/alloy #選用eam合金勢

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

#選擇文獻提供的Fe Ni Cr Co Cu勢函數[1]

min_style cg #選用共軛梯度法對模擬盒子進行結構優化

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行結構優化

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次循環中結構優化的模型

group ALL type 1 2 3 4 5 #將模擬盒子中的原型設為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隨機數

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”執行的結果與隨機數7603有關，相同的隨機數通過該命令生成的結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數進行更改。我們的更改方式是通過外部shell腳本mseed.sh進行更改的。調用命令為shell ./mseed.sh。mseed.sh中的內容如下：

#!/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，每一次對其進行取值都會任意取到0-32767之間的任意整數，且在同一個shell進程取值不會重復，取完為止。后面四行通過sed命令將拿到的隨機用來修改FeNiCrCoCu.in文件，這樣就可以保證在循環運行FeNiCrCoCu.in腳本時，生成的結構都是不同的。

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