LAMMPS UF3：Nb模型与二体三体输入

UF3用低阶体项与样条描述原子相互作用。本例使用LAMMPS随附的公开Nb.uf3模型，先看二体贡献，再看三体项和小BCC结构；不需要重新训练模型。

1. 下载、读取与看图#

下载完整输入、实际输出、数据与绘图脚本，保存为example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd lammps-uf3-niobium
module load ase/3.29.0
bash read.sh
bash plot.sh

这两条脚本默认读取资料包已有结果，在analysis-read/生成CSV，在figures/出图。新计算单独写入work-new/，与参考数据分开。

模型文件为公开Nb.uf3，作者标记Ajinkya Hire，日期2024-04-02。模型及LAMMPS许可证随包提供。只适用其训练与验证范围内的Nb体系，不能改元素名当作其他金属模型。

2. 目录与最小输入#

ls inputs
head -15 inputs/models/pair-full-r3.2.data
head -12 inputs/potentials/Nb.uf3

基本输入为：

units metal
atom_style atomic
boundary f f f
newton on
read_data ../models/pair-full-r3.2.data
pair_style uf3 3
pair_coeff * * ../potentials/Nb.uf3 Nb
neighbor 1.0 bin
neigh_modify every 1 delay 0 check yes
thermo 1
thermo_style custom step atoms pe pxx pyy pzz
thermo_modify norm no format float %.16g
run 0

units metal下距离Å、能量eV、时间ps。uf3 3保留模型二体和三体贡献。uf3 2只关闭同一个模型的三体项，属于贡献拆分，不是另一套拟合好的二体材料势。UF3要求newton on，开启KOKKOS时也要一致。

二原子采用有限簇边界，BCC采用三维周期边界，不应直接混用。资料包保存20个几何：9个二原子距离、一个完整三体模式的二原子对照、三种三原子夹角的二/三体对照，以及四个54原子BCC构型。

3. 提交新计算#

bash submit.sh
squeue -u "$USER"

默认P100，每次作业顺序运行普通主机路径和KOKKOS路径；选择V10016G用bash submit.sh v100。脚本使用LAMMPS 30Sep2026对应P100/V100 KOKKOS模块，GCC 13.3、CUDA 12.8、OpenMPI 5.0.10。GPU申请不代表普通主机路径也在GPU上执行。

结束后读取新结果：

bash read.sh work-new analysis-new
bash plot.sh analysis-new figures-new work-new

4. 如何理解二体曲线#

本模型的原生二体能按有序邻居求和。对两个相同原子，总能是模型原始系数所定义三次B样条的两倍；独立读取脚本按这一规则计算。不要为了让数值接近而把势文件系数减半。

二原子能量与独立样条最大差约3.98×10⁻¹² eV，力最大差约1.77×10⁻¹² eV/Å。三体贡献通过同一结构的完整模型能量减去二体消融能量得到，60°、90°、120°夹角对比显示角度依赖。

下一步看BCC短动力学和KOKKOS力与能量对照。