OVITO参考态、应变与点缺陷

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 先说明参考态#

本例使用Cu 5×5×5 FCC超胞，共500个原子。三种模型分别是：晶胞与原子共同沿x拉伸1%；只把一个原子沿x移动0.1 Å；把一个原子移到间隙区域，构造一个空位—间隙对。它们是用于说明分析方法的指定几何，不是新的MD过程。

OVITO 3.16.1使用Python3.11环境，分析在CPU执行。先建模再分析：

bash run.sh models
bash run.sh analysis

2 Wigner–Seitz占据分析#

参考态必须使用同一个超胞、相应晶格位置与粒子对应关系。新版API应先明确创建外部FileSource，再加载参考文件。

from ovito.io import import_file
from ovito.pipeline import FileSource
from ovito.modifiers import WignerSeitzAnalysisModifier
p = import_file('frenkel.xyz')
ws = WignerSeitzAnalysisModifier()
ws.reference = FileSource()
ws.reference.load('strain-reference.xyz')
p.modifiers.append(ws)
d = p.compute()
print(d.attributes['WignerSeitz.vacancy_count'])
print(d.attributes['WignerSeitz.interstitial_count'])

实际结果为 1个空位、1个间隙原子：500个参考格点中，1个占据数0、498个占据数1、1个占据数2；总占据原子数仍为500。图中的“双占据”标记是参考格点位置，不是声称两个原子重合在该坐标。

3 仿射应变与1%工程应变的区别#

from ovito.modifiers import AtomicStrainModifier
s = AtomicStrainModifier(cutoff=3.2, output_strain_tensors=True,
                         output_nonaffine_squared_displacements=True)
s.reference = FileSource()
s.reference.load('strain-reference.xyz')
p = import_file('strain-uniaxial.xyz')
p.modifiers.append(s)
d = p.compute()
print(d.particles['Strain Tensor'])
print(d.particles['Nonaffine Squared Displacement'])

Atomic Strain给出局部Green–Lagrange应变。x伸长比λ=1.01时，Eₓₓ=(λ²−1)/2=0.01005，不必等于工程应变0.01000。本次500个原子的Eₓₓ均在0.01005附近，D²min最大约3.7×10⁻²⁹ Ų；均匀仿射形变可被局部拟合完整描述。

4 单原子局部位移#

同一个参考态下，单原子位移产生局部正负应变，最大D²min约0.12 Ų。该量是邻域仿射拟合后的残差，不能直接当作应力、温度或缺陷形成能。

截断3.2 Å针对这里Cu的近邻壳层。换晶格、热扰动或大形变时应重新检查邻域、失效粒子数和参考构型；若当前/参考晶胞不一致，还需明确是否去除整体晶胞形变。

cat work/OVITO-RESULTS.json
head work/ovito/strain-uniaxial.csv
head work/ovito/strain-local.csv
bash run.sh plots

CSV保存原子ID、六个应变分量与D²min。可与结构文件按ID连接，不能假设两个软件输出行顺序总相同。

参考：OVITO原子应变、Wigner–Seitz分析。