LAMMPS 模量

Posted by XiLock on January 11, 2021

概念

应变
应力
弹性模量 Elastic modulus
  1. 杨氏模量E(Young’s modulus,又称拉伸模量,tensile modulus):衡量一个各项同性弹性体的刚度(stiffness),定义为在胡克定律适用的范围内,单轴应力(tensile stress)和单轴形变(tensile strain)之间的比。
  2. 体积模量K(bulk modulus)
  3. 剪切模量G(shear modulus)

E=2G(1+v)=3K(1-2v)

储能模量与损耗模量
  1. 储能模量:实质为杨氏模量,表述材料存储弹性变形能量的能力。储能模量表征的是材料变形后回弹的指标。
  2. 耗能模量:是模量中应力与变形异步的组元;表征材料耗散变形能量的能力, 体现了材料的粘性本质。
切线模量和截面模量
  1. 切线模量(Tangent Modulus): 塑性阶段屈服极限和强度极限之间的曲线斜率。是应力应变曲线上应力对应变的一阶导数。其大小与应力水平有关,并非一定值。切线模量一般用于增量有限元计算。切线模量和屈服应力的单位都是N/m2
  2. 截面模量:是构件截面的一个力学特性。是表示构件截面抵抗某种变形能力的指标,如抗弯截面模量、抗扭截面模量等。它只与截面的形状及中和轴的位置有关,而与材料本身的性质无关。在有些书上,截面模量又称为截面系数或截面抵抗矩等。
强度·硬度·刚度
  1. 强度 (Strength):按外力作用的性质不同,强度主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,工程常用的是屈服强度和抗拉强度,这两个强度指标可通过拉伸试验测出,其单位为Pa。常用的强度性能指标有拉伸强度和屈服强度(或屈服点)。铸铁、无机材料没有屈服现象,故只用拉伸强度来衡量其强度性能。高分子材料也采用拉伸强度。承受弯曲载荷、压缩载荷或扭转载荷时则应分别以材料的弯曲强度、压缩强度及剪切强度来表示材料的强度性能。抗压、抗拉、抗剪强度的计算式为:σ=F/A。其中:σ = 材料强度,Pa或者N/m2;F = 材料破坏时的最大荷载,N;A = 试件的受力面积,m2。
  2. 硬度:指“固体材料抗拒永久形变的特性”。材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。一般硬度越高,耐磨性越好。由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准。
  3. 刚度:指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度(或称刚性)常用单位变形所需的力或力矩来表示,刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后,会影响机器工作质量的零件尤为重要,如机床的主轴、导轨、丝杠等。

lammps的模量计算

  1. 杨氏模量
  2. 体积/剪切模量

问题

  1. "ERROR: Cannot change box tilt factors for orthogonal box > (../change_box.cpp:249)":对于方盒子没有设置格子的倾斜角度导致的(tilt factor),脚本想在xy、yz和xz方向改变盒子时不知道该咋办的,解决方案为在盒子尺寸后面添加一行.0 0.0 0.0 xy xz yz,具体见参考资料。(或者通过将晶胞转为立方晶胞,解决方法也见参考资料。)

参考资料

  1. 怎么在分子动力学模拟中计算弹性常数
  2. lammps:8.3.4. Calculate elastic constants
  3. Re: [lammps-users] Elastic constants error, Mg hcp structure
  4. 如何从六角晶胞构建立方晶胞


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