2022-07-07 lammps中的应力计算

lammps计算的应力有两种：

一是体系整体的应力状态，通过在thermo_style custom里加上pxx pyy pzz pxy pxz pyz字段可将给定时间步（由thermo N命令所指定）的体系应力值输出，再求时间平均即可（实际上求出的是压强张量，即负的应力值）；该应力的计算用的是统计力学里的Virial定理（参见<> by Allen & Tildesley），所算出来的应力与宏观应力是一致的（强调一下，用于平衡态）；

compute 1 all pressure thermo_temp virial

二是单个原子的应力，也就是楼主所讨论的，通过compute stress/atom命令所计算出来的六个值；这个应力的计算则是通过对上述Virial定理所定义的体系应力按原子分解，即将公式中的按原子求和的算符拿掉（同时应将体系的体积换为单个原子的体积），不过，正如楼主所指出的，由于单个原子的体积计算太麻烦，lammps在计算时干脆去掉了体积项，这就是为什么用compute stress/atom命令所算出来的“应力”具有能量的单位的原因。

可以看出，在lammps里，如果要计算体系中某个区域（由region定义，可以是整个模拟盒）所围成的“块”的应力，只需将该区域里的所有原子的单原子应力值加起来，再除以这个区域的体积即可，无须进行单个原子体积的计算。

对原子应力进行Voronoi体积加权平均即可得到系统瞬时应力；系统瞬时应力的系综平均值为宏观测量的系统应力值。

compute s all stress/atom

compute p all reduce sum c_s[1] c_s[2] c_s[3]

variable Press equal -(c_p[1]+c_p[2]+c_p[3])/(3*vol)

thermo_style custom step temp etotal press v_Press

如果要求X方向的應力,就把所有原子用compute stress/atom得到的sigma(xx)加起來,去除掉"所有原子佔有的體積",就可以得到系统宏观的sigma(xx).得到的值与別人发表的计算paper相差无几(与试验值相差大約10%)。