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adf:stress_reaxff2020

这是本文档旧的修订版!


案例:环氧聚合物的力学性质(杨氏模量、屈服点、泊松比)

要求软件版本号AMS2020。

参考文献

参数设置

AMSinput > File > Import Coordinates,读取下载下来的分子结构。

一般性分子动力学参数

模拟时间长度200万 * 0.25 fs=500 ps,因为不关心轨迹本身的详细情况,因此每隔2000步保存一次轨迹,这样轨迹文件大大减小:

设置温度为300.15 K、阻尼常数100fs:

设置压强101000 Pa,类似设置阻尼常数1500fs,并指定Cell的YZ方向为可以压缩/扩张的区域,X方向尺寸不改变:

这对应的是单轴应变,这将允许我们考虑泊松收缩。

拉伸速率设置

文献中,在1 ns的过程中施加了20%的线性应变。由于我们只模拟了500ps,为了提高计算效率,总应变减小到10%。定义应变的简单方法是:将应变类型定义为线性,同时注意应变结束时矢量的最终长度。这里,我们需要确认a方向晶格矢量的长度。

Model → Lattice:

当前a方向晶格矢量的长度为37.59793 Å,拉伸10%后变为41.36 Å。因此定义形变:

Model → MD deformation,分别输入2000000形变耗时总步数(从第1步开始,2000000步终止形变),以及最终a晶格矢量的长度:

Target length为0的项,会被忽略掉,表示这两个方向

保存任务(例如命名为tetra_strain_a)并运行。

结果分析

用户需要一个python脚本(stress_strain_curve.py)来自动分析结果。点击下载该脚本,并将其保存到*.rxkf所在的文件夹内。然后在命令行中,进入该文件夹,在ADF环境变量生效的前提下(双击运行adf201*.*/adf_command_line.bat打开命令行输入sh或bash回车,之后就可以像Linux一样使用脚本了,并且AMS的环境变量已经自动生效了),执行:

$ADFBIN/startpython stress_strain_curve.py tetra_strain_a.rxkf

正常结束,将生成文件stress-strain-curve.csv,这个文件可以用Excel打开:

# strain_x, strain_y, strain_z, stress_xx, stress_yy, stress_zz
0.0001 -0.0012 0.0016 -0.0126 0.0107 -0.0142
0.0002 0.0003 0.0025 ...

使用这些数据,可以做出曲线。下图是y方向应力曲线(纵坐标为Stress_yy,横坐标为Stain_y),:

从这一个小的拉伸范围,线性拟合出的斜率得到杨氏模量为6.10GPa。屈服点(平坦蓝线线性拟合得到粗红线,0.2%平移后与蓝线的交叉点)的坐标(0.03,0.20)

泊松比(Poisson’s ratio,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值,也叫横向变形系数,它是反映材料横向变形的弹性常数),本例中可以用第二列数据(也即是strain_y)作为横坐标,第一、三列(strain_x、strain_z)作为纵坐标,得到泊松比:(0.54 + 0.20)/2 = 0.37

adf/stress_reaxff2020.1609150951.txt.gz · 最后更改: 2020/12/28 18:22 由 liu.jun

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