bash+vasp+vaspkit能量应变计算弹性常数

脚本分享

计算理论弹性常数常用的方法是应力应变，而另一种方法是根据能量变化，对平衡晶格结构施加小应变。能量-应变法对应于弹性刚度张量由总能量对应变的二阶导数导出。一般来说，应力应变法需要更高的计算精度才能达到与能量应变法相同的精度。然而，能量应变法需要的变形比后者小得多。能量应变法比应力应变法具有更小的应力敏感性，而且该方法已经在VASPKIT程序中实现。

 独立弹性常数的数目取决于晶体的对称性。对称性越低意味着独立的弹性常数越多。例如，立方晶体有三个弹性常数，而三斜晶体有21个独立的弹性常数。

https://vaspkit.com/tutorials.html#mechanical-properties

而通过VASPKIT使用能量应变计算理论弹性常数时，生成的计算文件目录众多，需要辅助以bash脚本进行计算。

计算所需要的INCAR（参照vaspkit网站例子）

• Global Parameters
  

•   ISTART =  0

•   LREAL  =  F

•   PREC   =  High

•   LWAVE  = F

•   LCHARG = F

•   ADDGRID= .TRUE.

• Electronic Relaxation

•   ISMEAR =  0

•   SIGMA  =  0.05

•   NELM   =  40

•   NELMIN =  4

•   EDIFF  =  1E-08

• Ionic Relaxation

•   NELMIN =  6

•   NSW    =  100

•   IBRION =  2

•   ISIF   =  2    （Must be 2）

•   EDIFFG = -1E-02

预处理和后处理所需要准备的VPKIT.in文件，如同后面注释所说明的，预处理时第一行开头为1，后处理时为2.

• 
  

1                    ! 1 for pre-processing; 2 for post-processing

3D                   ! 2D for two-dimentional, 3D for bulk

7                    ! number of strain case

-0.015 -0.010 -0.005 0.000 0.005 0.010 0.015  ! Strain range

笔者准备了一个空间群为Pmm2（序号为25，属于斜方晶系）的POSCAR。

通过vaspkit的201功能生成了能量应变计算的目录

总计有9个大文件夹，分别以该空间群所需要的独立弹性常数来命名

在每个大文件夹内则是以应变强度命名的实际计算执行的文件夹，文件夹的数量可根据预处理的VPKIT.in文件的最后一行的应变设置来更改。

在每一个应变文件夹内则是施加了应变的POSCAR和事先准备好的INCAR、KPOINTS和POTCAR文件的链接，可直接进行vasp计算。

这里通过一个简单的两重for循环命令依次序完成所需要的计算任务。

• 
  

for i in C11 C11_C12_C22 C11_C13_C33  C22  C22_C23_C13 C33 C44 C55 C66  

#i为由独立弹性常数所命名的上级文件夹名称

do 

cd $i

for k in strain_0.000  strain_-0.005  strain_+0.005  strain_-0.010  strain_+0.010  strain_-0.015  strain_+0.015

#k 为单独应变命名的文件的名称，可根据需要灵活改写

do

cd $k

mpirun -np 24 vasp|tee runlog

#vasp的执行命令，请根据实际计算环境和需要进行改写

cd ..

echo $i-$k

echo $i-$k

done

cd  ..

done

待脚本执行完毕，可更改VPKIT.in文件进行后处理并导出数据。

为了可以将vaspkit所导出的关于声速、德拜温度等结果完整记录，建议执行如下命令

• 
  

vaspkit -task 201|tee vpkitlog

运行过程记录则会保存在vpkitlog文件（可根据需要灵活命名）中。

愿有所成

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