GPUMD 弹性应变幅度对照
弹性应变幅度对照，包含终端命令、完整输入与集群实际算例。
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本文使用鸢算科技集群GPUMD 5.9.1实际运行结果。先下载全部实例与绘图脚本并解压，进入gpumd-examples目录。参考结果在cases，新运行放在work；不要在参考目录重复运行，让输出不断追加。
本篇做什么#
对Si、Ge和Cu分别用0.2%、0.5%、1%的应变计算弹性矩阵。
1 准备算例#
python new-case.py si-elastic-0.002
cd work/si-elastic-0.002
ls
附件中已包含结构与势文件，不需要自己输入几百行坐标。若要从自己的结构开始，请先阅读建模与输入文件。
本篇对应以下算例，每个都可以用python new-case.py 目录名单独建立工作副本。
| 目录 | 用途或变化 |
|---|---|
si-elastic-0.002 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
si-elastic-0.005 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
si-elastic-0.01 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
ge-elastic-0.002 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
ge-elastic-0.005 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
ge-elastic-0.01 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
cu-elastic-0.002 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
cu-elastic-0.005 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
cu-elastic-0.01 |
目录名标明温度、尺寸、随机种子或应变；完整输入见下方与附件 |
2 查看和修改输入#
先优化各自晶胞，再改变compute_elastic的应变幅度。三个材料使用不同的势，不把它们解释为统一理论精度。
si-elastic-0.002 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.002
展开其余实例的完整控制输入
si-elastic-0.005 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.005
si-elastic-0.01 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.01
ge-elastic-0.002 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.002
ge-elastic-0.005 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.005
ge-elastic-0.01 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.01
cu-elastic-0.002 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.002
cu-elastic-0.005 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.005
cu-elastic-0.01 / run.in
potential potential.txt
minimize fire 0.00001 5000 1 1
compute_elastic 0.01
3 提交并检查进度#
sbatch run.sh
squeue -u "$USER"
tail -n 20 run.log
默认脚本用于V100核时队列。P100或套餐用户先运行yskit，选择复制Slurm脚本及匹配的用户类型、GPUMD版本、GPU型号。单进程启动，不要再套mpirun启动多个相同实例。
本例在计算节点执行的命令为：
gpumd > run.log 2>&1
这条命令已经在提交脚本内，平时只需sbatch run.sh。等待任务结束、查看日志，再读取结果。
4 查看结果和本次数据#
观察C11、C12、C44对幅度的敏感性。幅度过小容易受数值噪声影响，过大则可能进入非线性区。这里的静态矩阵不能替代有限温度应力涨落弹性常数。
head -n 12 elastic.out
| 本次集群算例 | 实际数值摘要 |
|---|---|
si-elastic-0.002 |
C11 (GPa)：148.653；C12 (GPa)：65.515；C44 (GPa)：74.992 |
si-elastic-0.005 |
C11 (GPa)：148.647；C12 (GPa)：65.526；C44 (GPa)：74.986 |
si-elastic-0.01 |
C11 (GPa)：148.623；C12 (GPa)：65.562；C44 (GPa)：74.962 |
ge-elastic-0.002 |
C11 (GPa)：138.513；C12 (GPa)：44.391；C44 (GPa)：66.824 |
ge-elastic-0.005 |
C11 (GPa)：138.498；C12 (GPa)：44.412；C44 (GPa)：66.818 |
ge-elastic-0.01 |
C11 (GPa)：138.441；C12 (GPa)：44.485；C44 (GPa)：66.794 |
cu-elastic-0.002 |
C11 (GPa)：169.33；C12 (GPa)：123.809；C44 (GPa)：75.114 |
cu-elastic-0.005 |
C11 (GPa)：170.797；C12 (GPa)：122.968；C44 (GPa)：76.106 |
cu-elastic-0.01 |
C11 (GPa)：170.826；C12 (GPa)：122.8；C44 (GPa)：76.136 |
本次elastic.out开头的数据（完整文件在附件中）：
148.653 65.515 65.515 0.000 0.000 0.000
65.515 148.653 65.515 0.000 0.000 0.000
65.515 65.515 148.653 0.000 0.000 0.000
0.000 0.000 0.000 74.992 0.000 0.000
5 用自己的输出重新画图#
回到附件根目录，加载绘图环境：
cd ../..
module load ase/3.29.0
python plot.py --chapter elastic-strain --root work
本篇包含多个目录，需先完成上表全部算例，才能画完整对照图。
如果想先查看附件里的参考数据，执行python plot.py --chapter elastic-strain。生成的图片在相应根目录的figures中，脚本只读取数据，不修改结果。
换成自己的体系时#
先确认结构、元素和势函数适用范围，再确定温度、边界条件、时间步长与统计长度。随机初速度会使短程数值不同；复现时先比较数量级、趋势、能量稳定性和输出维度。正式研究应做势函数可靠性、尺寸与时间收敛检查。