分子动力学实验报告 实验名称 平衡晶格常数和体弹模量 实验目的 1、学习 Linux 系统的指令 2、学习 lammps 脚本的形式和内容 实验原理 原子、离子或分子在三维空间做规则的排列，相同的部分具有直线周期平移的特点。为了描述晶体结构的周期性，人们提出了空间点阵的概念。为了说明点阵排列的规律和特点，可以在点阵中去除一个具有代表性的基本单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。晶胞的大小一般是由晶格常数衡量的，它是表征晶体结构的一个重要基本参数。 在本次模拟实验中，给定 Si 集中典型立方晶体结构：fcc，bcc，sc，dc。根据可判定 dc 结构是否能量最低，即是否最稳定 材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括杨氏模量、剪切模量、体积模量等。在弹性变形范围内,物体的体应力与相应体应变之比的绝对值称为体弹模量。表达式为 B = − dPdV V⁄ 式中，P 为体应力或物体受到的各向均匀的压强，dV V⁄ 为体积的相对变化。对于立方晶胞，总能量可以表示为ε = ME，E 为单个原子的结合能，M为单位晶胞内的原子数。晶胞体积可以表示为V = a3 ，那么压强 P 为 P = − dεdV = − M3 a2dEda 故体积模量可以表示为 根据实验第一部分算出的平衡晶格常数，以及能量与晶格间距的函数关系，可以求得对应晶格类型的体积模量。并与现有数据进行对比。 实验过程 （1）平衡晶格常数 将share 文件夹中关于第一次实验的文件夹拷贝到本地，其中包含势函数文件和inpu t 文件。 $ cp□-r□share/md_1□. $ cd□md_1 $ cd□1_lattice 通过 LAMMPS 执行 in.diamond 文件，得到输出文件，包括体系能量和cfg 文件，log 文件。 $ lmp□-i□in.diamond 用 gnu plot 画图软件利用输出数据作图，得到晶格长度与体系能量的关系，能量最低处对应的晶格长度即是晶格常数。 Si 为 diamond 晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， 由图可得能量最小处对应取a0 = 5.43095。 Si 为 fcc 晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， ᵄ0 = 4.15。 改写后的sc、bcc 脚本文件分别如图所示 Si 为s c 晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， ᵄ0 = 2.6。 Si 为sc 晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， ᵄ0 = 3.25。 （2）体弹模量 利用gnuplot 的二次拟合功能...
