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未曾彷徨

新虫 (初入文坛)

[求助] lammps中关于pressure的问题 已有1人参与

一直不理解这个问题:在lammps中,首先做结构优化,使用fix box/relax 和 minimize 命令,其中fix box/relax 命令设定压强为0 bar,最后一般得到的模型的压强接近0 bar,但是接着加入温度后,在nvt系综下做弛豫,压强就会变很大,几千bar, 远远大于标准气压,我很是不能理解,这种情况下构型应该不存在了吧?但查阅了很多计算,比如体积热容和热胀系数的计算,都有这个情况,不知道这里面的物理意义是什么?新手求解答,
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alundilong

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
从宏观角度看,nvt,密度温度确定。假设体系热平衡,那么两个状态量定下来,所有其他状态都定了,包括压力。然而现在压力变化很大,这个应该是让楼主困惑的地方吧?

这个问题不好回答吧。
可能找本统计力学的书看看,会有收获。
在分子动力学中,我觉得这里的压力用应力代替更加贴切。

这里是计算应力的公式
http://lammps.sandia.gov/doc/compute_stress_atom.html
尤其这一段话:
compute              peratom all stress/atom NULL
compute              p all reduce sum c_peratom[1] c_peratom[2] c_peratom[3]
variable     press equal -(c_p[1]+c_p[2]+c_p[3])/(3*vol)
thermo_style custom step temp etotal press v_press
说明了压力就是应力张量对角元素的均值(假设不可压,这是成立的)
这个compute计算出的压力就是lammps显示的压力。

仔细看看看公式,很大的压力,其实来自于virial项(动能变化不大),导致了内部应力变化剧烈,表现出来的就是很大的压力变化。

另外一个分析角度就是尺度了:
分子动力学计算的空间,时间尺度极小。
时间上:分子松弛时间的倍数(可以很多很多倍,然而还是不够大)
空间上:分子自由程的倍数(可以很多很多倍,然而还是不够)

平时所讲的压力,其实是个统计量(统计力学)。统计需要足够的统计样本,换言之,时间要足够长,空间也要足够大。现在分子动力学很难达到这两点。那么,在样本不够的情况下,压力变化很大也是可以理解的。


以上为本人拙见,希望有所帮助。
2楼2015-10-21 01:56:14
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未曾彷徨

新虫 (初入文坛)

引用回帖:
2楼: Originally posted by alundilong at 2015-10-21 01:56:14
从宏观角度看,nvt,密度温度确定。假设体系热平衡,那么两个状态量定下来,所有其他状态都定了,包括压力。然而现在压力变化很大,这个应该是让楼主困惑的地方吧?

这个问题不好回答吧。
可能找本统计力学的书 ...

你好,谢谢你的回答。您的回答很有启发,关于压强变动剧烈,主要来自于vriial项的说法,我很赞同,我在mail-list上看到steve也有类似的回复。其实,我的主要问题还不是压强变动剧烈,我想换个说法可能更容易表述:比如说,我想测1bar(标准大气压),300k室温下的材料热导,应该怎么做呢?我的做法是,先做minimize和fix_relax 让pressure为1bar,然后依次做nvt ( 300 k,进入这个过程时,之前0 bar 的系统 pressure 陡增到很大),npt (1 bar,体积变化,pressure变动剧烈),nvt (300 k),然后再测热导,不知道这样做对不对呢?我看到lammps的例子中并没有考虑得这么复杂,直接nvt平衡后就开始测热导了。希望能帮助解答,谢谢。
3楼2015-10-23 21:05:53
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liuxun200376

银虫 (小有名气)

v不变的情况下加温,压力不就应该是升高的么?
4楼2015-10-26 10:23:33
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