LAMMPS近场动力学弹性与断键

近场动力学用有限视界内材料点之间的相互作用描述连续体。本例采用PMB模型，只有两个材料点，目的是看懂弹性伸长、临界断键和损伤输出；它不是裂纹扩展或材料断裂韧性的预测模型。

1. 运行共同资料包#

下载完整输入、运行脚本和绘图包，解压进入 lammps-mesoscale，在已分配的CPU作业内执行：

bash run.sh

也可 sbatch job.slurm 提交。CPU分区按56核整节点分配和计费；本例只用一个线程，使用 lammps/30Sep2026-8173m 的普通CPU样式、oneAPI2024.2构建，绘图用 sisl/0.16.4。本例不是GPU加速测试。CPU队列处于维护时请待恢复后提交，不在登录节点做生产模拟。

脚本按输入逐项运行，在 raw/ 保留原生输出，在 results/ 输出全数组和汇总，在 plots/ 生成本次图片。三个教程共用一个包，完整运行一次后只读结果和重画即可。

2. 完整输入#

cat inputs/peri-stretch-break.lmp

units si
atom_style peri
boundary f f f
atom_modify map array
lattice sc 0.001
region box block -0.003 0.004 -0.003 0.003 -0.003 0.003 units box
create_box 1 box
create_atoms 1 single 0 0 0 units box
create_atoms 1 single 0.001 0 0 units box
set group all density 2200
set group all volume 1e-9
pair_style peri/pmb
pair_coeff * * 1e18 0.002 0.02 0
neighbor 0.0001 bin
group right id 2
compute damage all damage/atom
thermo 1
thermo_modify norm no
run 0
write_dump all custom initial.dump id type x y z fx fy fz c_damage modify sort id format float %.17g
displace_atoms right move 0.00001 0 0 units box
run 0
write_dump all custom elastic.dump id type x y z fx fy fz c_damage modify sort id format float %.17g
displace_atoms right move 0.00003 0 0 units box
run 0
run 0
write_dump all custom broken.dump id type x y z fx fy fz c_damage modify sort id format float %.17g

初始距离1mm，每个点的代表体积10⁻⁹m³、密度2200kg/m³；视界2mm。pair_coeff 中1e18是PMB微模量系数，并不是直接的杨氏模量。临界伸长设为0.02，最后参数0关闭与最小伸长相关的修正，方便看清阈值。此处几何下视界边缘体积修正因子为1。

3. 三个状态如何衔接#

先 run 0 建立初始材料点邻接关系，再把右点向外移0.01mm到1%伸长，读取弹性力与损伤；继续移0.03mm达到4%伸长，超过2%阈值后断键，再更新一次力。

cat raw/peri-stretch-break/elastic.dump
cat raw/peri-stretch-break/broken.dump

这里原生 fx 是材料点的力密度。本例乘代表体积10⁻⁹m³后，对应作用力 0.01N；不能把原生1e7直接写成1e7N。

compute damage/atom 根据失去的材料点相互作用计算损伤。只有一个邻接伙伴时，断开它就从0变成1；真实三维模型中的损伤通常会有中间值。

4. 复查结果并重画#

module load sisl/0.16.4
python -B verify.py --reference
python -B plot.py

本例的位移通过 displace_atoms 直接施加、各状态用零步更新，因此没有加载速率或动态裂纹速度。做实际断裂问题时，需要建立足够大的离散材料、设置加载和积分器，检查点间距、视界、边界效应及材料参数。

方法定义可参阅官方近场动力学样式。其他介观例子见颗粒接触、DPD流体、SPH密度和SPH压力。