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bjwang

鐵桿木蟲 (正式寫手)

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米）? 已有1人參與

利用改變晶格常數(shù)的方法計算應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系（stress-strain curve）：epsilon = (a-a_{0})/a_{0}；
具體計算中：設(shè)置ISIF = 2，真空層取1nm。
驗證2D的石墨烯在5%的形變下的應(yīng)力（文獻中的計算值近似為150N/M或40GPa）
但我在OUTCAR中找到 “in kB -150.63161”，單位是KB。
1，換算成GPa
按照1KB=0.1GPa，我的結(jié)果150.63161KB=15.6GPa，與40GPa不符；
2，換算成N/M
150.63161KB=15.6GPa=15.6*10^9牛/米平方，
那么按照有關(guān)文獻的說法，算二維體系的應(yīng)力，考慮單位長度上的力，而不是單位面積上的，即單位要表示為牛/米，
牛/米平方要乘上真空層的厚度（這個不確定）？
但結(jié)果也不對：15.6*10^9牛/米平方*1nm=15.6N/M，和文獻中的150N/M剛好錯了一個數(shù)量級。

但有個帖子（http://www.gaoyang168.com/html/201406/7592923.html）說，在vasp計算石墨烯的楊氏模量中，單位就是N/M（為什么？？？）
那上面的應(yīng)力的單位也應(yīng)是N/M?  如果是這樣，結(jié)果就和文獻符合的很好，但是我上面的換算過程哪里有問題呢？
還是計算有問題？
謝謝各位！

附計算結(jié)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

附文獻stress-strain curve圖：

N每M.png

VASP計算二維體系應(yīng)力中的單位問題：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樓 2016-03-27 12:27:45

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bjwang

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利用vasp計算低維體系的應(yīng)力單位問題（主題有誤，以石墨烯拉5%為例，現(xiàn)更新匯總?cè)缦拢?br /> a，對二維體系:
以N/M為單位，結(jié)果要乘以真空層厚度
轉(zhuǎn)換如下： 150.63161KB*1nm=15.06GPa*1nm=15.06*10^9牛/米平方*1nm=15.06N/M
和文獻PRL 102, 235502 (2009)還是可以相比的。
以Gpa為單位，結(jié)果要先乘以真空層厚度算出單位長度上的力，再除以石墨烯的實際厚度（這里取石墨的層間距3.4埃），在上面基礎(chǔ)上： 15.06N/M除以3.4埃=44.29Gpa，基本和文獻一致。
b，對一維體系（參考上面的思路，驗證了一些一維體系，至少數(shù)量級是對的）：
算出kb的結(jié)果要轉(zhuǎn)化為GPa：計算值（kb）*真空層面積/(帶寬*層間距)
以上處理方法是否合適（先不考慮精度）？歡迎批評指正

。
另外，也看了一些結(jié)合vasp來算應(yīng)力的，比如PHYSICAL REVIEW B 85, 125428 (2012)，但只有理論和結(jié)果，不知具體如何操作的

，哪位有需要或興趣共同探討一下，先謝過了。

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6樓2016-03-29 13:22:05

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q965240010

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引用回帖:

6樓: Originally posted by bjwang at 2016-03-29 13:22:05
利用vasp計算低維體系的應(yīng)力單位問題（主題有誤，以石墨烯拉5%為例，現(xiàn)更新匯總?cè)缦拢?br /> a，對二維體系:
以N/M為單位，結(jié)果要乘以真空層厚度
轉(zhuǎn)換如下： 150.63161KB*1nm=15.06GPa*1nm=15.06*10^9牛/米平方*1n ...

你這樓太好了，自己的帖子解釋的還這么詳細，感謝！�。�

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7樓2016-03-29 19:08:10

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引用回帖:

3樓: Originally posted by bjwang at 2016-03-27 20:59:15
上面文獻的題目為：Graphene Mechanics: Current Status and Perspectives...

你第一幅圖形是來自一篇PRL（他們不是用的VASP，而用的連續(xù)彈性理論和緊束縛模擬），所以這個數(shù)據(jù)是不能和VASP 比較的。
你第二幅圖形是來自一篇 journal of applied physics，他里面用的分子動力學模擬或者MC；

方法不一樣，肯定結(jié)果沒有辦法對比。

希望對你有幫助。

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bjwang

加油努力，堅持爬行的小烏龜

4樓2016-03-28 14:49:47

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往事往亦

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除以3.4這個石墨層間距，我感覺應(yīng)該是不對的，另外我通過修改了constr_cell_relax.F源代碼（只優(yōu)化x方向-石墨烯），就是對Y方向施加拉伸應(yīng)變（拉伸x%后固定，并用的ISIF=3），這樣做后得到的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)為：
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
也發(fā)現(xiàn)了一些問題：
（1）我想要的效果是，石墨烯的晶格常數(shù)b，z值不變，但允許a值變化，并且原子坐標都可以變化，（沒達到,,改過代碼后，晶格常數(shù)b,z不變達到了，a值變化也達到了，但是原子坐標貌似也只優(yōu)化了x方向的分量，，y,z方向的分量沒變化，，）
（2）計算的數(shù)據(jù)中1.02怎么出現(xiàn)了不遵循從小到大的變化了，，（好奇怪）
（3）我的真空層取得是上下各10A的真空厚度，都乘以20A后，，（我感覺像石墨烯這種高對稱，我做的是Y方向拉伸，但仍是應(yīng)該和你的數(shù)據(jù)符合哎，但怎么會有這么的差別呢，奇怪，

）

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青春不留遺憾。

14樓2017-05-05 17:59:25

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【答案】應(yīng)助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
bjwang: 金幣+10, ★★★很有幫助, 謝謝！乘以厚度的爭議我知道，但上面乘以真空層厚度還是數(shù)量級不對呀？另外，不知通過3D如何轉(zhuǎn)化為2D的應(yīng)力？ 2016-03-27 20:57:42

嚴格來說，VASP 給出的3D 的應(yīng)力，你需要轉(zhuǎn)化成2D 的。乘以thickness，但是這個做法是有爭議的，如果你看了一些文章的話。

另外，能把你上面提到的文獻題目貼出來嗎？讓大家都學習下。

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2樓2016-03-27 20:22:02

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引用回帖:

2樓: Originally posted by gaozhibin at 2016-03-27 20:22:02
嚴格來說，VASP 給出的3D 的應(yīng)力，你需要轉(zhuǎn)化成2D 的。乘以thickness，但是這個做法是有爭議的，如果你看了一些文章的話。

另外，能把你上面提到的文獻題目貼出來嗎？讓大家都學習下。

上面文獻的題目為：Graphene Mechanics: Current Status and Perspectives

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3樓2016-03-27 20:59:15

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送紅花一朵

引用回帖:

4樓: Originally posted by gaozhibin at 2016-03-28 14:49:47
你第一幅圖形是來自一篇PRL（他們不是用的VASP，而用的連續(xù)彈性理論和緊束縛模擬），所以這個數(shù)據(jù)是不能和VASP 比較的。
你第二幅圖形是來自一篇 journal of applied physics，他里面用的分子動力學模擬或者MC； ...

謝謝！

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5樓2016-03-29 12:36:15

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引用回帖:

7樓: Originally posted by q965240010 at 2016-03-29 19:08:10
你這樓太好了，自己的帖子解釋的還這么詳細，感謝�。�！...

主要是想和大家交流一下

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8樓2016-03-30 19:51:43

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正如2樓所說，這種處理方法可能不精確，有爭議，哪位算過應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的同仁，能否出面科普一下如何結(jié)合vasp更精確的得到應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？看了些文獻大部分都有理論推導和結(jié)果，不知道具體細節(jié)，是有對應(yīng)的代碼或程序處理嗎？有了解的指點一二，謝謝！

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9樓2016-03-30 19:58:05

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引用回帖:

想問下您這個真空層面積指的是什么~

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10樓2016-04-12 10:31:33

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