VASP 二维弹性与应变加载
用石墨烯和硅说明二维刚度单位、应变约束和拉伸曲线怎样读取。
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三维弹性常数通常用GPa；带真空的二维晶胞却不能直接照抄这个单位。另一种常见混淆，是把固定横向尺寸的拉伸曲线当作零横向应力的单轴拉伸。本页用两个实际例子把这些约定分开。
1. 石墨烯二维弹性#
- 准备石墨烯，固定20 Å的z方向晶胞高度；真空不参与面内优化。
- 对x正应变、xy工程剪切分别取−1%、−0.5%、0、0.5%、1%。
- 保持变形后的晶胞，设置ISIF=2，只弛豫原子位置。本例15×15×1 k网格。
- 从OUTCAR读应力，统一为拉伸正号，再乘实际晶胞高度得到二维应力。
- 用正负应变一起拟合斜率，得到C11、C12和C66，进一步求二维杨氏模量和泊松比。
转换：二维应力[N/m] = 三维应力[GPa] × 晶胞高度[Å] × 0.1。 本例20 Å高度意味着乘2。不要拿真空层厚度代替整个晶胞高度，也不要任意选择一个“材料厚度”而不说明。
| 量 | 石墨烯本次结果 |
|---|---|
| C11 | 325.569 N/m |
| C12 | 85.411 N/m |
| C66 | 120.537 N/m |
| 二维杨氏模量 | 303.162 N/m |
| 泊松比 | 0.26234 |
0.02 eV/Å用于实用入门示例；小应变导数对残余力比较敏感，若要报告高精度弹性张量，应收紧力并检查应变窗口。
2. 硅的固定横向尺寸加载#
本例把x晶格长度增加4%到32%，y、z保持原值，各点优化内部原子，使用5³ k网格。顺序是“施加应变→固定晶胞优化原子→读取σxx→画应力–应变曲线”。
这个约束下横向应力通常不为零。因此图中曲线可以用于理解受约束加载，但不能直接标成实验单轴强度。若要零横向应力加载，需要在保持目标轴应变的同时放松横向自由度，且逐点检查σyy、σzz。
小应变斜率描述弹性；大应变峰值还依赖应变路径、原子重构、失稳方式和是否允许横向弛豫。二维材料也要明确沿扶手椅方向还是锯齿方向加载。体相模量的基础流程见弹性常数教程。
计算环境与资料下载#
本页数据来自鸢算科技集群实际计算。VASP 6.6.1 GPU版采用 NVHPC 25.3、CUDA 12.8、HPC-X 2.22.1 与 MKL 2023.2；PBE、PAW PBE 版本64、ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6。需要优化的自由原子采用0.02 eV/Å；静态位移点、外加应变点和动力学轨迹不按结构优化阈值判断。
下载输入、分析脚本和实算数据（ZIP） · 下载结果表（CSV）
解压后先读 README，选择本文对应目录，按POSCAR元素顺序准备本人有权使用的POTCAR，再运行 sbatch run.sh。POTCAR、WAVECAR及电荷密度大文件不随资料包分发。各目录的原始输入和实际结果表用于复现；更换体系后应重新提取自己的结果。