LAMMPS三阶张量格式与单位

拿到三阶文件后，还需要确认每个索引、符号和单位代表什么。本篇直接读取配套Morse例子的稀疏原生输出，将其恢复为稠密张量，并检查regular与ESKM在real单位下的换算。

下载三阶张量输入、原始稀疏文件、独立能量差分与解析核对脚本，解压进入run.sh目录。

1 提交小体系例子#

sbatch submit.slurm

核时P100模板1GPU1CPU，使用P100构建中的普通CPU路径，不启用GPU或KOKKOS后缀。套餐用户用yskit生成所属分区脚本，在已分配资源中执行bash run.sh；不要在登录节点模拟。已有work请重新解压。

版本LAMMPS30Sep2026、GNU C++13.3.0/C++17、Open MPI5.0.10；分析ASE3.29.0。三个张量运行分别是regular 0.001Å、regular 0.0001Å和eskm 0.0001Å；另有一次四点能量扫描。inputs是新输入，reference是本文原始实算，work是新运行。

2 原生每行的八个字段#

head -n 8 work/cases/regular-0p0001/third-order.dat
head -n 8 work/cases/eskm-0p0001/third-order.dat

每行前五项为i、α、j、β、k，后三项分别为γ=x、y、z的数值。本例all组与原子ID一一对应，原子编号1、2，坐标编号1、2、3对应x、y、z。

原生文本省略近零行。本例实际保留56行，脚本将未写出的行补零，再按(x1,y1,z1,x2,y2,z2)顺序恢复6×6×6张量。对实际材料应另行核对分组、稀疏阈值与原子映射，不把任意缺失项都视为物理上严格为零。

3 real单位中的ESKM输入#

units real
atom_style atomic
atom_modify map array
boundary f f f
region box block -10 10 -10 10 -10 10 units box
create_box 2 box
mass 1 1.0
mass 2 2.0
create_atoms 1 single 0 0 0 units box
create_atoms 2 single 1.6 0 0 units box
pair_style morse 4.5
pair_coeff * * 0.5 2.0 1.6
neighbor 0.3 bin
thermo_style custom step atoms pe
thermo_modify norm no format float %.16g
run 0
third_order all eskm 0.0001 file third-order.dat binary no
run 0
write_dump all custom final.dump id type x y z fx fy fz modify sort id format float %.16g

本例regular原生量使用kcal/mol/ų；ESKM能量单位为10J/mol，Å长度不变，因此同一原生分量的数值乘418.4。恢复到regular单位时先除418.4，再取相反数得到本篇的能量Phi3。

例如ESKM原生第一个x1,x1,x1约−10041.600667，除418.4约−24.000001595，再取相反数得到能量三阶导数约+24.000001595kcal/mol/ų。

本例质量分别为1和2；换算后的全部分量仍与regular一致，说明这里没有按质量加权。不要将其当成已除以质量的动力学矩阵。418.4仅针对本例real/Å设置，其他单位制不能直接照搬这一常数。

4 在终端查看一个已转换分量#

module load ase/3.29.0
python - <<'PY'
import csv
for row in csv.DictReader(open('work/analysis/tensor-components.csv')):
    if row['case']=='regular-0p0001' and [row[k] for k in ['i','alpha','j','beta','k','gamma']]==['2','1','2','1','2','1']:
        print(row)
PY

该行是x2,x2,x2；native_normalized约+24，energy_phi3约−24，analytic_phi3为−24。保留三列便于检查转换，而不是只保存一个不知道定义的数值。

5 换成真实体系时的顺序#

先用经过目标结构检查的势模型优化基准几何，固定边界、超胞和原子顺序，再选择位移步长运行third_order；保留原生输出，核对少量能量导数与符号，最后按接收程序需要的晶胞、原子和坐标索引转换格式。

本例的CSV是教学用笛卡尔张量表，并不是直接可交给ShengBTE或Phono3py的完整材料输入。晶体应用还需要相应的超胞/原胞映射、截断、声学和对称性检查及完整统计。三阶张量随坐标数立方增长，应先用小模型确认格式和输出规模。

当前脚本的解析目标专门针对这里的Morse模型。换势或换结构时要替换相应核对部分，不把本例的−24等解析数值用于其他材料。

提取、转换与重画#

module load ase/3.29.0
python analyze.py work
python plot_results.py work
python check_results.py work
head -n 12 work/analysis/tensor-components.csv
ls work/figures

CSV同时保留原生归一化值、按能量定义的Phi3和解析值；JSON保留完整6×6×6张量、两个步长误差及独立能量差分。查看本文数据时将work改成reference。

函数输入见三阶力常数实操，原生格式参数见官方third_order。