チュートリアル

LAMMPS
膨張係数計算V11.1.1
2022年5月28日

株式会社クロスアビリティ

Copyright 2008-2023 X-Ability Co., Ltd.

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本書について•本書はWinmostar V11の使用例を示すチュートリアルです。

•初めてWinmostar V11をお使いになる方はビギナーズマニュアルを参照してください。

•各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

•

本書の内容の実習を希望される方は、講習会を受講ください。
– Winmostar導入講習会：基礎編チュートリアルの操作方法のみ紹介します。

– Winmostar基礎講習会：理論的な背景、結果の解釈の解説、基礎編チュートリアルの操作方法、基礎編以外のチュートリアルの一部の操作方法を紹介します。
– 個別講習会：ご希望に応じて講習内容を自由にカスタマイズして頂けます。
•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。

•

本書の著作権は株式会社クロスアビリティが有します。株式会社クロスアビリティの許諾なく、いかなる形態での内容のコピー、複製を禁じます。
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概要
•

本チュートリアルでは、Si結晶(1,0,0)面の1,000 Kにおける線膨張係数を計算する方法を紹介します。800 Kから1200 Kに温度を変えながら計算します。

注意点：•

ターゲットとなる物質の種類、初期密度に応じて平衡化に必要なステップ数は変化します。

•

相互作用の計算方法、力場の種類、スーパーセルのサイズ、昇温速度も結果に影響を与えます。

•フィッティングは各種のグラフソフトや解析ソフトで実施することをお勧めします。

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動作環境設定•

Winmostar V11.5.0以降を利用しかつ64bit環境をご利用の方は、CygwinWM 2023/04/05バージョン以降をインストール、環境設定してください。
–•

2023/04/05バージョン以降のCygwinWMには推奨バージョンの64bit版LAMMPSが同梱されています。

上記に該当しない場合、または推奨バージョン以外のLAMMPSを利用したい方は、別途Windows版LAMMPSのインストールと環境設定が必要です。

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Winmostar V11の動作モード
V11にはプロジェクトモードとファイルモードの2つの動作モードが用意されています。
本書ではプロジェクトモードでの操作方法を解説します。
ファイルモードの操作方法はV10のチュートリアルを参照してください。

プロジェクトモード V11新機能
ユーザは個々のファイルを意識することなくジョブを管理できます。
基本的にこのモードを推奨します。
ファイルモード
ユーザは個々のファイルを明示的に作成、管理します。操作方法はV10以前と一緒です。

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I.

系のモデリング

基本的な操作方法はLAMMPS基礎編チュートリアルを参照してください。
1. ファイル｜新規プロジェクトをクリックし、プロジェクト名に「si_exp」と入力して保存をクリックします。
2. ファイル｜インポート｜Samplesファイル｜si.cifをクリックします。
–

任意のファイルを読み込む場合はこの段階で代わりにファイル｜ファイルをインポートを使います。

3. ファイルをインポートダイアログで破棄して読み込みをクリックします。
4. 固体 | スーパーセルを作成をクリックしa, b, cを全て「3」に変更しOKをクリックします。

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II. 計算の実行（平衡化）
1. ソルバからLAMMPSを選択し、(ワークフロー設定)を開きます。

2. 「電荷が設定されていない分子が含まれます...」と表示されたらいいえをクリックします。
3. パラメータファイルを使用（無機物系…）に選択してNextをクリックします。
4. Pair Styleを「tersoff」、Potential Fileを「Si.tersoff」に変更します。
5. OKをクリックし、「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。

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II. 計算の実行（平衡化）
1. Presetを「Crystal NPT Equilibration」に変更し、1st job、2nd jobのTemperatureを「800」に変更します。
2. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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III.計算の実行（本計算）
1. work1_LMP_MINからwork3_LMP_NPTまでの3つの作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、（ワークフロー設定）をクリックします。
2. 「継続ジョブを実行しますか？…」と表示されたらはいをクリックします。
3. work3_LMP_NPTを選択しOKをクリックします。

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III.計算の実行（本計算）
1. Presetを「Crystal NPT Production」に変更します。
2. 以下のように設定を変更します。
1. 1st jobのTemperatureを「800」に変更
2. 1st jobのSimulation timeを「100」に変更
3. 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合は1st jobのPrecisionを「Low」、Simulation timeを「50」に変更します。
4. Details…をクリックします。

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III.計算の実行（本計算）
1. LAMMPS Keyword SetupウィンドウでNonequilibrium(1)タブに移動し以下のように設定を変更します。

1. Enable simulated annealingをチェック
2. Final temperatureを「1200」に変更
2. OKをクリックしてLAMMPS Keyword Setupウィンドウを閉じます。
3. LAMMPS Workflow SetupウィンドウでOKをクリックします。
4. ジョブの設定ウィンドウで適宜設定を変更し実行をクリックします。

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IV. 結果解析
1.

work4_LMP_NPTの作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、「work4_LMP_NPT」をクリックし、アクションでEnergy plotをクリックします。
2. Energy
TermsにてTempとDensityにチェックを入れDrawをクリックし、Options
Export csv & Open Excelをクリックします。
3. 名前を付けて保存で保存をクリックします。

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IV. 結果解析生成されるcsvファイルの2カラム目（温度）、3カラム目（X方向のシステムサイズ）を一次関数y=a*x+bでフィッティングします。
膨張係数は、a/(a*1000+b)です。
下の例では1.98e-5 / (1.98e-5 *1000+16.3) = 1.2e-6 K-1となります。

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最後に•

各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

ユーザマニュアル

Winmostar 講習会の風景•

本書の内容の実習を希望される方は、Winmostar導入講習会、Winmostar基礎講習会、または個別講習会の受講をご検討ください。（詳細はP.2）•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•

よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。
以上
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