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北京石油化工学院2026年研究生招生接收调剂公告
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bjwang

铁杆木虫 (正式写手)

[求助] VASP计算二维体系应力中的单位问题：KB or N/M（牛/米）? 已有1人参与

利用改变晶格常数的方法计算应力应变的关系（stress-strain curve）：epsilon = (a-a_{0})/a_{0}；
具体计算中：设置ISIF = 2，真空层取1nm。
验证2D的石墨烯在5%的形变下的应力（文献中的计算值近似为150N/M或40GPa）
但我在OUTCAR中找到 “in kB    -150.63161”，单位是KB。
1，换算成GPa
按照1KB=0.1GPa，我的结果150.63161KB=15.6GPa，与40GPa不符；
2，换算成N/M
150.63161KB=15.6GPa=15.6*10^9牛/米平方，
那么按照有关文献的说法，算二维体系的应力，考虑单位长度上的力，而不是单位面积上的，即单位要表示为牛/米，
牛/米平方要乘上真空层的厚度（这个不确定）？
但结果也不对：15.6*10^9牛/米平方*1nm=15.6N/M，和文献中的150N/M刚好错了一个数量级。

但有个帖子（http://muchong.com/html/201406/7592923.html）说，在vasp计算石墨烯的杨氏模量中，单位就是N/M（为什么？？？）
那上面的应力的单位也应是N/M?  如果是这样，结果就和文献符合的很好，但是我上面的换算过程哪里有问题呢？
还是计算有问题？
谢谢各位！

附计算结果
FORCE on cell =-STRESS in cart. coord.  units (eV):
  Direction    XX          YY          ZZ          XY          YZ          ZX
  --------------------------------------------------------------------------------------
  Alpha Z    11.84580    11.84580    11.84580
  Ewald    1223.83420  1231.72516 -1753.82933     0.00000     0.00000     0.00000
  Hartree  1199.50298  1201.90716 -1177.06490     0.00000     0.00000     0.00000
  E(xc)     -57.55665   -57.59624   -59.87916     0.00000     0.00000     0.00000
  Local   -2603.83155 -2612.99666  2720.52797     0.00000     0.00000     0.00000
  n-local   -12.23578   -13.54492   -12.15478     0.08818     0.00000     0.00000
  augment    -1.40512    -1.40962    -1.31894     0.00000     0.00000     0.00000
  Kinetic   229.49916   238.74199   271.32154    -4.37353     0.00000     0.00000
  Fock        0.00000     0.00000     0.00000     0.00000     0.00000     0.00000
  -------------------------------------------------------------------------------------
  Total     -10.34696    -1.32733    -0.55181     0.00000     0.00000     0.00000
in kB    -150.63161  -19.32335    -8.03326     0.00000     0.00000     0.00000
  external pressure =      -59.33 kB  Pullay stress =        0.00 kB

附文献stress-strain curve图：
VASP计算二维体系应力中的单位问题：KB or N/M（牛/米）?
N每M.png


VASP计算二维体系应力中的单位问题：KB or N/M（牛/米）?-1
GPa.png
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It is a shame for the soul to be first to give way in this life,when thy body does not give way.
1楼 2016-03-27 12:27:45
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

bjwang

铁杆木虫 (正式写手)
利用vasp计算低维体系的应力单位问题（主题有误，以石墨烯拉5%为例，现更新汇总如下）：
a，对二维体系:
以N/M为单位，结果要乘以真空层厚度
  转换如下： 150.63161KB*1nm=15.06GPa*1nm=15.06*10^9牛/米平方*1nm=15.06N/M
和文献PRL 102, 235502 (2009)还是可以相比的。
以Gpa为单位，结果要先乘以真空层厚度算出单位长度上的力，再除以石墨烯的实际厚度（这里取石墨的层间距3.4埃），在上面基础上：   15.06N/M除以3.4埃=44.29Gpa，基本和文献一致。
b，对一维体系（参考上面的思路，验证了一些一维体系，至少数量级是对的）：
     算出kb的结果要转化为GPa：计算值（kb）*真空层面积/(带宽*层间距)
以上处理方法是否合适（先不考虑精度）？欢迎批评指正。
另外，也看了一些结合vasp来算应力的，比如PHYSICAL REVIEW B 85, 125428 (2012)，但只有理论和结果，不知具体如何操作的，哪位有需要或兴趣共同探讨一下，先谢过了。
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It is a shame for the soul to be first to give way in this life,when thy body does not give way.
6楼2016-03-29 13:22:05
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q965240010

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by bjwang at 2016-03-29 13:22:05
利用vasp计算低维体系的应力单位问题（主题有误，以石墨烯拉5%为例，现更新汇总如下）：
a，对二维体系:
以N/M为单位，结果要乘以真空层厚度
  转换如下： 150.63161KB*1nm=15.06GPa*1nm=15.06*10^9牛/米平方*1n ...

你这楼太好了，自己的帖子解释的还这么详细，感谢！！！
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7楼2016-03-29 19:08:10
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gaozhibin

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by bjwang at 2016-03-27 20:59:15
上面文献的题目为：Graphene Mechanics: Current Status and Perspectives...

你第一幅图形是来自一篇PRL（他们不是用的VASP，而用的连续弹性理论和紧束缚模拟），所以这个数据是不能和VASP 比较的。
你第二幅图形是来自一篇 journal of applied physics， 他里面用的分子动力学模拟或者MC；

方法不一样，肯定结果没有办法对比。

希望对你有帮助。
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bjwang
加油努力，坚持爬行的小乌龟
4楼2016-03-28 14:49:47
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往事往亦

木虫 (正式写手)
除以3.4这个石墨层间距，我感觉应该是不对的，另外我通过修改了constr_cell_relax.F源代码（只优化x方向-石墨烯），就是对Y方向施加拉伸应变（拉伸x%后固定，并用的ISIF=3），这样做后得到的应力-应变数据为：
in kB -3.23705 -70.14611 -2.60080 0.00000 0.00000 0.00000 1.02
in kB -0.15934 -27.23946 -4.29416 0.00000 0.00000 0.00000 1.04
in kB 0.13776 -57.52228 -4.20366 0.00000 0.00000 0.00000 1.06
in kB -0.00191 -84.64178 -4.00855 0.00000 0.00000 0.00000 1.08
in kB 0.03199 -108.67303 -3.94575 0.00000 0.00000 0.00000 1.10
in kB -0.13334 -128.35889 -3.79733 0.00000 0.00000 0.00000 1.12
in kB 0.00870 -145.29313 -3.87864 0.00000 0.00000 0.00000 1.14
in kB 0.16160 -160.36230 -3.73108 0.00000 0.00000 0.00000 1.16
in kB 0.23975 -172.93999 -3.73327 0.00000 0.00000 0.00000 1.18
in kB -0.13232 -181.16550 -3.70646 0.00000 0.00000 0.00000 1.20
也发现了一些问题：
（1）我想要的效果是，石墨烯的晶格常数b，z值不变，但允许a值变化，并且原子坐标都可以变化，（没达到,,改过代码后，晶格常数b,z不变达到了，a值变化也达到了，但是原子坐标貌似也只优化了x方向的分量，，y,z方向的分量没变化，，）
（2）计算的数据中1.02怎么出现了不遵循从小到大的变化了，，（好奇怪）
（3）我的真空层取得是上下各10A的真空厚度，都乘以20A后，，（我感觉像石墨烯这种高对称，我做的是Y方向拉伸，但仍是应该和你的数据符合哎，但怎么会有这么的差别呢，奇怪，）
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青春不留遗憾。
14楼2017-05-05 17:59:25
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普通回帖

gaozhibin

铜虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
bjwang: 金币+10, ★★★很有帮助, 谢谢！乘以厚度的争议我知道，但上面乘以真空层厚度还是数量级不对呀？另外，不知通过3D如何转化为2D的应力？ 2016-03-27 20:57:42
严格来说，VASP 给出的3D 的应力，你需要转化成2D 的。 乘以thickness，但是这个做法是有争议的，如果你看了一些文章的话。

另外，能把你上面提到的文献题目贴出来吗？ 让大家都学习下。
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加油努力，坚持爬行的小乌龟
2楼2016-03-27 20:22:02
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bjwang

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by gaozhibin at 2016-03-27 20:22:02
严格来说，VASP 给出的3D 的应力，你需要转化成2D 的。 乘以thickness，但是这个做法是有争议的，如果你看了一些文章的话。

另外，能把你上面提到的文献题目贴出来吗？ 让大家都学习下。

上面文献的题目为：Graphene Mechanics: Current Status and Perspectives
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It is a shame for the soul to be first to give way in this life,when thy body does not give way.
3楼2016-03-27 20:59:15
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bjwang

铁杆木虫 (正式写手)
送红花一朵
引用回帖:
4楼: Originally posted by gaozhibin at 2016-03-28 14:49:47
你第一幅图形是来自一篇PRL（他们不是用的VASP，而用的连续弹性理论和紧束缚模拟），所以这个数据是不能和VASP 比较的。
你第二幅图形是来自一篇 journal of applied physics， 他里面用的分子动力学模拟或者MC； ...

谢谢！
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It is a shame for the soul to be first to give way in this life,when thy body does not give way.
5楼2016-03-29 12:36:15
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bjwang

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by q965240010 at 2016-03-29 19:08:10
你这楼太好了，自己的帖子解释的还这么详细，感谢！！！...

主要是想和大家交流一下
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It is a shame for the soul to be first to give way in this life,when thy body does not give way.
8楼2016-03-30 19:51:43
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bjwang

铁杆木虫 (正式写手)
正如2楼所说，这种处理方法可能不精确，有争议，哪位算过应力应变关系的同仁，能否出面科普一下如何结合vasp更精确的得到应力应变关系？看了些文献大部分都有理论推导和结果，不知道具体细节，是有对应的代码或程序处理吗？有了解的指点一二，谢谢！
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It is a shame for the soul to be first to give way in this life,when thy body does not give way.
9楼2016-03-30 19:58:05
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q965240010

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by bjwang at 2016-03-29 13:22:05
利用vasp计算低维体系的应力单位问题（主题有误，以石墨烯拉5%为例，现更新汇总如下）：
a，对二维体系:
以N/M为单位，结果要乘以真空层厚度
  转换如下： 150.63161KB*1nm=15.06GPa*1nm=15.06*10^9牛/米平方*1n ...

想问下您这个真空层面积指的是什么~
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10楼2016-04-12 10:31:33
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