Atomsk螺位错与刃位错建模

下载结构、实际数据、全部脚本与参考结果。解压后进入附件目录，依次执行本文步骤；reference/ 保存本次结果，复跑写入 work/，重建模型前会把旧work移到work-history。

1 本篇得到什么#

生成一对符号相反的 Al 螺位错、另一对刃位错；用 OVITO 的 DXA 识别位错线与柏氏矢量，再导出图和CA文件。模型来自连续弹性位移场，是未做能量最小化的初始结构，不用于直接报告稳定核心、位错形成能或Peierls应力。

参数：FCC Al，晶格常数4.05 Å，名义完整位错柏氏矢量大小 a/√2≈2.863782 Å。刃位错位移场取泊松比0.33，此数值是建模参数；换材料时应使用适合的弹性参数。

2 先生成模型#

Atomsk beta0.13.1 使用 GNU Fortran 13.3、Netlib LAPACK/BLAS 3.12.1 构建。附件用ASE生成对照结构，ASE由calorine环境提供；后面的分析切换到独立OVITO环境。

bash run.sh models
ls work/models

下面是实际执行的Atomsk命令，在新建空目录里运行；已存在同名输出时，先换目录或重命名旧结果。

螺位错参考晶体#

取 x∥[-112]、y∥[1-11]、z∥[110]，位错线沿z，柏氏矢量也沿z。

atomsk --create fcc 4.05 Al orient '[-112]' '[1-11]' '[110]' -duplicate 18 12 8 screw-reference.cfg

加入正负螺位错#

两个核心放在横截面的0.253/0.753倍盒长附近，使用±b，保持总拓扑负担成对；-wrap 把坐标包回周期盒。

atomsk screw-reference.cfg -dislocation '0.253*BOX' '0.513*BOX' screw z y 2.863782463805517 -dislocation '0.753*BOX' '0.513*BOX' screw z y -2.863782463805517 -wrap screw-dipole.cfg

刃位错参考与成对位移#

取x∥[110]、y∥[1-11]、z∥[1-1-2]；线方向z与柏氏矢量x垂直。这里使用原子数不变的edge位移形式。

atomsk --create fcc 4.05 Al orient '[110]' '[1-11]' '[1-1-2]' -duplicate 28 12 5 edge-reference.cfg

atomsk edge-reference.cfg -dislocation '0.253*BOX' '0.513*BOX' edge z y 2.863782463805517 .33 -dislocation '0.753*BOX' '0.513*BOX' edge z y -2.863782463805517 .33 -wrap edge-dipole.cfg

3 用DXA检查，不只看结构文件是否生成#

bash run.sh analysis
cat work/OVITO-RESULTS.json
ls work/ovito/*lines.json work/ovito/*.ca

from ovito.io import import_file, export_file
from ovito.modifiers import DislocationAnalysisModifier
p = import_file('screw-dipole.cfg')
p.modifiers.append(DislocationAnalysisModifier(
    input_crystal_structure=DislocationAnalysisModifier.Lattice.FCC))
d = p.compute()
print(len(d.dislocations.segments))
print(d.attributes['DislocationAnalysis.total_line_length'])
for line in d.dislocations.segments:
    print(line.true_burgers_vector, line.spatial_burgers_vector)
export_file(p, 'dislocations.ca', 'ca')

4 本次实际结果#

两组提取线均归入FCC的1/2〈110〉完整位错。把线方向统一为+z时，每对空间柏氏矢量相反。DXA的晶体坐标柏氏矢量与空间矢量分开保存：后者含局部晶格形变映射，刃位错本例模长约2.86324 Å，不必强行改成名义2.863782 Å。

5 输出图片与后续计算#

bash run.sh render
ls work/ovito/*render.png

图片由Tachyon在CPU渲染，1800×1400像素；隐藏普通晶体原子与缺陷表面，只突出提取线。正式材料研究应先检查周期边界相容性、核心附近最小距离、尺寸效应与弛豫方案，再进行能量或受力计算。

参考：Atomsk位错选项、OVITO DXA。