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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » Vasp&MedeA » 【求助完毕】VASP结构优化时离子步原子是如何移动的？
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cenwanglai

荣誉版主 (知名作家)

[交流] 【求助完毕】VASP结构优化时离子步原子是如何移动的？

这个没理解。

结构优化实际上可以理解为多目标优化过程。对于box不变，EDIFFG<0的过程，结构优化是求能量和受力最小的原子坐标，写成方程是：
S(E；F1，F2，...， Fn)=f(r1，r2， ...， rn).

其中E,F分别代表体系总能量和原子受力，n表示原子个数，ri表示第i个原子的位置。

由于F是能量E对坐标r的导数，因此

S(E；F1，F2，...， Fn)=
S'(E)=f(R=r1，r2， ...， rn).


这个方程似乎不是显式的，至少对于多体体系没有解析解。对于任一R,对应一个离子步，可以用自洽场方法找到对应最低能量，以及计算出此时的受力。
然后调整一下R,
R(n=new)=R(o=old)+deltaR

R(n)对应下一个离子步，然后再通过自洽场方法得到对应能量和受力。

问题是，在S'(E)=f(R)方程具体形式未知的情况下，如何确定deltaR呢？


deltaR一般与能量对座标的一阶导数，或者二阶导数有关。对于势能曲面表达式未知的情况（似乎所有多粒子体系都是这样的），如何求导数呢？岂不是要连导数都要试探？即先预取一点，然后在该点领域通过自洽场迭代算一圈能量，再求导数？

最后是力的问题。VASP的OUTCAR中,TATAL-FORCE后面三列对应力的三个分量,其负号表示什么意思？如前所述，原子受力是能量对位置微扰的一阶导数（负号）。那么。例如在X轴正向移动delatRx>0，有下面的情况：
Fx=-deltaE/deltaRx
deltaE>0,向x轴正方向移动势能增加，原子受力应该指向x负方向,Fx<0；
deltaE<0,向x轴正方向移动势能降低，原子受力应该指向X正方向,Fx>0。
所以，力Fx以x轴正方向为正，负方向为负。其它以此类推。


!*************************************************************!
!      势能曲面函数应该是显式的。尽管没有准确形式，但是各种交换关联泛        !
！   函的提出，加上各意义较明确的能量分量，可以近似给出势能曲面表达式。  !
!*************************************************************!

[ Last edited by cenwanglai on 2010-12-5 at 10:00 ]
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1楼 2010-12-03 19:50:06
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gavinliu7390

木虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+1):谢谢交流 2010-12-03 22:33:39
算法不同，方式也不太一样。
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2楼2010-12-03 21:49:29
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huangguiyang

新虫 (小有名气)
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sunyang1988:知其然更要知其所以然 2010-12-04 00:23:40
你管它怎么移动，做什么呀。总之，就是它自己在动，又不关你事。
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3楼2010-12-04 00:03:59
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cenwanglai

荣誉版主 (知名作家)
引用回帖:
Originally posted by gavinliu7390 at 2010-12-03 21:49:29:
算法不同，方式也不太一样。

嗯。昨天回去又看了一下看 《Electronic Structure》 后面的算法附录。

IBRION=1 时是用quasi-newton（半牛顿）算法。

IBRION=2时是用conjugate-gradient（共轭梯度） 算法。

这些算法在《数值方法》课上学过，可是没有跟电子结构计算过程联系起来。

有什么入门一点的资料可以学习的？vasp的code中看哪个文件呢？
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4楼2010-12-04 09:31:04
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ellsaking

金虫 (正式写手)
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cenwanglai(金币+2):呵呵，谢谢回复！ 2010-12-04 14:11:54
zzy870720z(金币+1):谢谢交流 2010-12-04 21:14:29
引用回帖:
Originally posted by cenwanglai at 2010-12-04 09:31:04:


嗯。昨天回去又看了一下看 《Electronic Structure》 后面的算法附录。

IBRION=1 时是用quasi-newton（半牛顿）算法。

IBRION=2时是用conjugate-gradient（共轭梯度） 算法。

这些算法在《数值方法》 ...

http://baike.baidu.com/view/2565822.htm 这里看看共轭梯度法，
其余算法推荐陈正隆的分子模拟
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5楼2010-12-04 09:45:52
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ellsaking

金虫 (正式写手)
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cenwanglai(金币+3):周末愉快！ 2010-12-04 14:12:07
zzy870720z(金币+1):谢谢交流 2010-12-04 21:14:36
引用回帖:
Originally posted by cenwanglai at 2010-12-04 09:31:04:


嗯。昨天回去又看了一下看 《Electronic Structure》 后面的算法附录。

IBRION=1 时是用quasi-newton（半牛顿）算法。

IBRION=2时是用conjugate-gradient（共轭梯度） 算法。

这些算法在《数值方法》 ...

嗯，半牛顿算法我这里有个PDF，文库里有，了大家看看吧
http://wenku.baidu.com/view/f45b4a7f5acfa1c7aa00cc13.html
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6楼2010-12-04 09:51:40
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gavinliu7390

木虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+2):谢谢指教 2010-12-07 21:06:46
cenwanglai(金币+2):谢谢回复，呵呵。嗯，挑个简单的研究研究。 2010-12-08 11:55:54
引用回帖:
Originally posted by cenwanglai at 2010-12-04 09:31:04:


嗯。昨天回去又看了一下看 《Electronic Structure》 后面的算法附录。

IBRION=1 时是用quasi-newton（半牛顿）算法。

IBRION=2时是用conjugate-gradient（共轭梯度） 算法。

这些算法在《数值方法》 ...

在vasp4.6 主函数文件里就有。 网上有这种算法， 有的可以直接用。 你可以研究最简单的算法， 最速下降法，也就是IBRION=3
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7楼2010-12-07 20:51:59
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