计算材料学 上海交通大学

第一章原子结构与键合1-1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪4个量子数来决定？1-2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？1-3. 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？1-4. 何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？1-5. 铬的原子序数为24，它共有四种同位素：w(Cr)=4.31%的Cr原子含有26个中子，w(Cr)＝83.76%的Cr含有28个中子，w(Cr)＝9.55%的Cr含有29个中子，且w(Cr)＝2.38%的Cr含有30个中子。

试求铬的相对原子质量。

1-6. 铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。

1-7. 锡的原子序数为50，除了4f亚层之外,其它内部电子亚层均已填满。

试从原子结构角度来确定锡的价电子数。

1-8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？1-9. 已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。

1-10. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？1-11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。

图1－11-12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？1-13. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。

试解释S这种行为的原因。

1-14. A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。

已知Ti、O、In和Sb 的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。

上海交通大学材料科学与工程学院上海交通大学材料科学与工程学院是上海交通大学下属的一个学院，成立于1998年。

该学院是国家"双一流"重点建设学科，是中国材料学科领域的重要研究机构之一。

作为一所材料科学与工程的学院，学院的主要任务是培养具有材料学科基础理论和实践能力的高级材料科学与工程人才。

学院下设材料物理与材料化学、材料加工工程、高性能结构材料、功能材料及器件四个系，并设有博士研究生教育、硕士研究生教育、工程硕士教育和本科生教育四个层次。

学院的师资力量雄厚，拥有一支高水平的教师队伍。

学院目前有教职工100余人，其中教授和副教授近60人。

学院教师中有多名享受国家特殊津贴、国家杰出青年基金获得者和教育部新世纪优秀人才支持计划入选者。

他们在材料科学与工程领域具有较高的学术造诣，为学院的教育教学和科学研究提供了坚实的支持。

学院致力于开展材料科学与工程的基础研究和应用研究。

在科学研究方面，学院积极开展多项重大科研项目，取得了许多科研成果。

学院教师在材料科学领域的研究中涉及了金属材料、复合材料、能源材料、生物材料等多个方向。

学院秉承"勤奋、创新、规范、求实"的教育理念，培养了一大批优秀的材料科学人才。

学院在国内外有着广泛的交流和合作。

学院与世界许多知名高校和科研机构建立了紧密的合作关系，并举办了多次国际学术会议。

学院还积极参与重要国际合作项目，为培养具有全球视野的材料学人才做出积极贡献。

上海交通大学材料科学与工程学院以其独特的办学特色和不懈的努力，为产业发展和国家需求做出了重要贡献。

未来，学院将继续致力于培养高级材料科学人才，促进材料科学与工程学科的发展和研究创新，为我国材料科学领域的进步做出更大的贡献。

上海交大材料上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University），简称“上交大”、“交大”，位于中国上海市，是中华人民共和国教育部直属高校之一，是中国历史最悠久、世界领先的首屈一指的国内外著名综合性研究型大学之一。

上海交通大学创建于1896年，前身为南洋公学，是近代中国创办的第一所高等学府。

上海交通大学材料科学与工程学院（School of Materials Science and Engineering）是该校下属的学院之一。

该学院拥有一支优秀的教师队伍，涵盖了材料科学、材料工程、物理化学以及相关领域的专家和学者。

同时学院还聘请了一批国内外知名的教授和研究人员，助力于学院发展。

该学院开设了丰富多样的学科专业，涵盖了材料科学、材料学、材料工程、材料制备、材料物理与材料电子学等多个领域。

学院注重培养学生的综合能力，强调理论与实践相结合的教育模式。

学生在学习过程中，会接受到系统的理论知识培训，同时还有丰富的实验教学和实践机会，以提高学生的创新意识和实践能力。

学院的研究领域十分广泛，包括了纳米材料与纳米科学、功能材料、结构材料、生物材料、能源材料、传感器材料等多个方向。

学院的科研团队拥有先进的实验设备和研究条件，能够为科学家和研究人员提供良好的科研环境。

学院的科研成果在国内外学术界具有广泛影响力，许多科研成果已经应用到了实际中，取得了良好的社会效益。

该学院还与国内外众多企事业单位建立了紧密的合作关系，为学生提供实习和就业机会。

学院的毕业生就业率较高，他们在国内外知名企事业单位、科研院所以及高校等单位取得了卓越成绩。

总之，上海交通大学材料科学与工程学院凭借其卓越的教学质量和科研实力，在国内外享有很高的声誉。

该学院致力于培养杰出的材料科学与工程人才，为国家的科技发展和创新做出积极贡献，并在材料领域取得更高的成就。

(0805) 材料科学与工程(共 31个一级学科招生单位)清华大学、北京工业大学、北京航空航天大学、北京科技大学、北京化工大学、中国科学院研究生院、天津大学、燕山大学、大连理工大学、东北大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、同济大学、上海交通大学、华东理工大学、东华大学、东南大学、南京理工大学、南京工业大学、浙江大学、中国科学技术大学、山东大学、华中科技大学、武汉理工大学、湖南大学、中南大学、华南理工大学、重庆大学、四川大学、西安交通大学、西北工业大学{材料科学与工程9强：清华大学、北京科技大学、浙江大学、上海交通大学、西北工业大学、哈尔滨工业大学、华南理工大学、中南大学、西安交通大学}() *材料科学与工程(共6个二级学科招生单位)清华大学、北京科技大学、哈尔滨工业大学(深圳)、浙江大学、湖南大学、重庆大学() 材料物理与化学(共 140个二级学科招生单位)北京交通大学、北京工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学、北京科技大学、北方工业大学、北京印刷学院、北京师范大学、首都师范大学、中国石油大学(北京)、中国地质大学(北京)、中国科学院研究生院、钢铁研究总院、北京航空材料研究院、北京有色金属研究总院、南开大学、天津大学、天津工业大学、天津理工大学、天津师范大学、河北大学、河北工业大学、河北理工大学、河北师范大学、燕山大学、太原科技大学、太原理工大学、山西师范大学、内蒙古大学、内蒙古科技大学、内蒙古师范大学、大连理工大学、沈阳工业大学、东北大学、鞍山科技大学、大连轻工业学院、辽宁工学院、大连大学、中科院金属研究所、吉林大学、长春理工大学、长春工业大学、东北师范大学、吉林师范大学、黑龙江大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨师范大学、哈尔滨理工大学、复旦大学、同济大学、上海交通大学、华东理工大学、东华大学、华东师范大学、上海大学、中科院上海硅酸盐研究所、中科院上海微系统与信息技术研究所、南京大学、苏州大学、东南大学、南京理工大学、江苏科技大学、南京工业大学、江苏大学、扬州大学、浙江工业大学、中国计量学院、安徽大学、中国科学技术大学、安徽师范大学、淮北煤炭师范学院、中科院合肥物质科学研究院、厦门大学、华侨大学、福州大学、福建师范大学、中科院福建物质结构研究所、华东交通大学、景德镇陶瓷学院、江西师范大学、南昌大学、山东大学、中国海洋大学、山东科技大学、中国石油大学(华东)、青岛科技大学、山东轻工业学院、聊城大学、济南大学、山东理工大学、郑州大学、河南大学、河南师范大学、河南科技大学、河南理工大学、郑州轻工业学院、武汉大学、华中科技大学、中国地质大学(武汉)、武汉理工大学、湖北工业大学、华中师范大学、湖北大学、湘潭大学、中南大学、国防科技大学、中山大学、汕头大学、华南理工大学、华南师范大学、深圳大学、广东工业大学、广西大学、桂林电子工业学院、海南大学、重庆大学、西南大学、后勤工程学院、四川大学、西南交通大学、电子科技大学、西南石油学院、西南科技大学、西南民族大学、云南大学、昆明理工大学、西北大学、西安交通大学、西北工业大学、西安理工大学、西安电子科技大学、西安工业学院、西安建筑科技大学、陕西科技大学、陕西师范大学、兰州大学、兰州理工大学、新疆大学、中科院新疆理化技术研究所{材料物理与化学26强:浙江大学、清华大学、北京科技大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、中南大学、中山大学、复旦大学、吉林大学、河北工业大学、南昌大学、东北大学、西安交通大学、南京大学、山东大学、湖南大学、武汉大学、天津大学、华中科技大学、华东理工大学、湘潭大学、中国科学技术大学、南京理工大学、南开大学、兰州大学}() 材料学(共 194个二级学科招生单位)北京交通大学、北京工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学、北京科技大学、北京化工大学、北京服装学院、中国矿业大学(北京)、中国石油大学(北京)、中国地质大学(北京)、钢铁研究总院、北京机电研究所、北京航空材料研究院、中国航天科技集团公司第一研究院、北京化工研究院、北京橡胶工业研究设计院、铁道科学研究院、中国建筑材料科学研究院、北京矿冶研究总院、北京有色金属研究总院、北京橡胶工业研究设计院、装甲兵工程学院、天津大学、天津科技大学、天津工业大学、中国民航大学、天津理工大学、天津城市建设学院、华北电力大学(保定)、河北工业大学、河北理工大学、河北科技大学、石家庄铁道学院、燕山大学、中国人民武装警察部队学院、军械工程学院、太原科技大学、中北大学、太原理工大学、山西师范大学、中科院山西煤炭化学研究所、内蒙古科技大学、内蒙古工业大学、内蒙古金属材料研究所(52所)、大连理工大学、沈阳工业大学、沈阳航空工业学院、沈阳理工大学、东北大学、鞍山科技大学、辽宁工程技术大学、辽宁石油化工大学、沈阳化工学院、大连交通大学、大连轻工业学院、辽宁工学院、沈阳大学、中科院金属研究所、吉林大学、长春理工大学、长春工业大学、吉林建筑工程学院、哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、黑龙江科技学院、大庆石油学院、齐齐哈尔大学、佳木斯大学、哈尔滨理工大学、复旦大学、同济大学、上海交通大学、华东理工大学、东华大学、上海大学、中科院上海硅酸盐研究所、中科院上海光学精密机械研究所、上海材料研究所、南京大学、苏州大学、东南大学、南京航空航天大学、南京理工大学、江苏科技大学、中国矿业大学、南京工业大学、江苏工业学院、河海大学、江南大学、南京林业大学、江苏大学、南京水利科学研究院、浙江工业大学、浙江理工大学、安徽大学、中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽工业大学、安徽工程科技学院、安徽师范大学、安徽建筑工业学院、厦门大学、华侨大学、福州大学、福建师范大学、东华理工学院、南昌航空工业学院、江西理工大学、景德镇陶瓷学院、南昌大学、山东大学、中国海洋大学、山东科技大学、中国石油大学(华东)、青岛科技大学、青岛理工大学、山东建筑大学、山东轻工业学院、烟台师范学院、烟台大学、青岛大学、济南大学、山东理工大学、第五三研究所、郑州大学、河南师范大学、河南科技大学、郑州轻工业学院、河南工业大学、河南理工大学、中原工学院、洛阳耐火材料研究院、洛阳船舶材料研究所(725所)、武汉大学、华中科技大学、武汉科技大学、武汉工程大学、中国地质大学(武汉)、武汉理工大学、湖北工业大学、湖北大学、武汉材料保护研究所、海军工程大学、湘潭大学、中南大学、长沙理工大学、湖南工业大学、湖南科技大学、中国航空动力机械研究所、长沙矿冶研究院、国防科技大学、暨南大学、华南理工大学、深圳大学、广东工业大学、广西大学、桂林电子工业学院、桂林工学院、华南热带农业大学、重庆大学、重庆交通大学、西南大学、重庆工学院、后勤工程学院、四川大学、西南交通大学、电子科技大学、西南石油学院、成都理工大学、西南科技大学、西华大学、四川师范大学、贵州大学、贵州大学、云南大学、昆明理工大学、昆明贵金属研究所、西安交通大学、西北工业大学、西安理工大学、西安电子科技大学、西安建筑科技大学、西安科技大学、西安石油大学、陕西科技大学、陕西师范大学、长安大学、西安近代化学研究所(204所)、航天动力技术研究院、兰州大学、兰州理工大学、兰州交通大学、中科院兰州化学物理研究所、青海大学{材料学32强：西北工业大学、北京科技大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、同济大学、东北大学、北京航空航天大学、浙江大学、华南理工大学、中南大学、四川大学、山东大学、武汉理工大学、西安交通大学、北京化工大学、中国科学技术大学、天津大学、中华大学、南京理工大学、合肥工业大学、燕山大学、吉林大学、上海大学、重庆大学、大连理工大学、湖南大学、华中科技大学、昆明理工大学、北京理工大学、武汉科技大学}() 材料加工工程(共 127个二级学科招生单位)北京交通大学、北京工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学、北京科技大学、北京化工大学、北京工商大学、中国林业科学研究院、钢铁研究总院、北京机电研究所、北京航空材料研究院、中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所、铁道科学研究院、中国舰船研究院、北京有色金属研究总院、装甲兵工程学院、天津大学、天津科技大学、天津工业大学、河北工业大学、河北理工大学、河北科技大学、燕山大学、太原科技大学、中北大学、太原理工大学、内蒙古科技大学、内蒙古工业大学、内蒙古农业大学、大连理工大学、沈阳工业大学、沈阳理工大学、东北大学、鞍山科技大学、辽宁工程技术大学、辽宁石油化工大学、沈阳化工学院、大连交通大学、大连海事大学、大连轻工业学院、辽宁工学院、中科院金属研究所、沈阳铸造研究所、吉林大学、长春理工大学、长春工业大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、齐齐哈尔大学、佳木斯大学、哈尔滨理工大学、机械科学研究院哈尔滨焊接研究所、同济大学、上海交通大学、华东理工大学、东华大学、上海大学、上海工程技术大学、东南大学、南京航空航天大学、南京理工大学、江苏科技大学、南京工业大学、河海大学、南京林业大学、江苏大学、解放军理工大学、浙江工业大学、浙江理工大学、中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽工业大学、华侨大学、福州大学、福建师范大学、华东交通大学、南昌航空工业学院、江西理工大学、南昌大学、山东大学、山东科技大学、中国石油大学(华东)、青岛科技大学、山东建筑大学、青岛大学、济南大学、山东理工大学、郑州大学、河南科技大学、河南理工大学、中原工学院、机械科学研究院、武汉大学、华中科技大学、武汉科技大学、武汉理工大学、湖北工业大学、湖北大学、湘潭大学、中南大学、株洲工学院、国防科技大学、华南理工大学、广东工业大学、广西大学、桂林电子工业大学、桂林工学院、重庆大学、重庆工学院、四川大学、西南交通大学、西南石油学院、西华大学、贵州大学、昆明理工大学、西安交通大学、西北工业大学、西安理工大学、西安工业学院、西安建筑科技大学、西安石油大学、陕西科技大学、长安大学、陕西理工学院、航天动力技术研究院、兰州理工大学、新疆大学{材料加工工程23强：上海交通大学、哈尔滨工业大学、清华大学、华南理工大学、西北工业大学、北京科技大学、华中科技大学、东北大学、吉林大学、天津大学、同济大学、西安交通大学、大连理工大学、山东大学、郑州大学、太原理工大学、浙江大学、四川大学、兰州理工大学、北京航空航天大学、武汉理工大学、北京工业大学、东南大学}() *材料纳米技术北京化工大学() *高分子材料大连理工大学() *无机材料工程东北大学() *腐蚀科学与防护中科院金属研究所() *纳米纤维及杂化材料东华大学() *生物材料与组织工程东南大学() *建筑材料与工程武汉理工大学() *纳米科学和技术华中科技大学() *电子信息材料与器件中南大学() *高分子科学与工程四川大学() *计算材料学西北工业大学() *信息功能材料北京航空航天大学() *生物仿生材料北京化工大学() *材料表面工程大连理工大学() *材料电磁工程与科学东北大学() *物质智能系统工程东华大学() *包装材料及容器山东大学() *数字化材料成形华中科技大学() *生物材料学武汉理工大学() *材料计算科学与虚拟工程中南大学() *纳米材料与纳米技术四川大学() *生态环境材料北京化工大学() *材料无损检测与评价大连理工大学() *材料成形过程控制东北大学() *仿生材料东华大学() *复合材料学武汉理工大学四川大学() *粉体材料科学与工程中南大学() *信息材料北京化工大学() *高分子科学与工程东北大学() *光电子及信息材料武汉理工大学() *材料摩擦学中南大学() *新能源材料武汉理工大学() *生物材料学中南大学() *矿物材料中南大学。

上海交通大学材料科学与工程学院“计算材料学”教学实验室（机房）管理规定教学实验室（机房）专用于材料学院本科生及研究生“计算材料学”教学活动，由学院统一管理，依据本科及研究生教学计划调配使用。

机房用途变更需由主管院长签字批准。

机房原则上只安排、接纳教学活动，不用于与教学无关的活动。

教学活动应根据教学计划和培养学生实验能力的原则制订实验教学大纲，编写讲义，对开设的每个实验，必须认真填写统一制式的实验指导书及其它有关指导文件，并由教学实验室管理员备案建档。

明确规定实验的目的要求、实验内容、实验方法和实验时数，严格按规定组织实施。

所有使用机房人员应遵守以下规定：一、机房使用规定1、尊重机房管理人员，遵守机房管理规定，保持机房卫生、整洁。

2、自觉维护机房卫生及环境，不在机房、楼道及教学区内随地吐痰、乱丢各种废弃物，不随意张贴各种告示、字条，禁止大声喧哗。

3、不得损坏工作站、工作台、书写板、门窗、窗帘、照明设施、墙面等各种教学设施及公共财产（包括随意涂抹、刻画等），损坏公物按价赔偿。

4、禁止吸烟。

禁止将食物、饮料带入机房。

5、机房内所有软件及硬件设施仅供本机房使用，未经学院和机房管理组同意不得移出本室外，不能移做他用。

6、所有硬件设施不得擅自拆卸，遇到问题及时向机房管理员报告。

7、不得反锁机房门，不得随意占用机房座位，文献、书籍和文具在使用者离开时一律及时带走，离开机房时，确认将门锁好。

8、节约用电，离开机房时执行关机操作，关闭照明设施、电扇和空调等电器。

10、严禁携带易燃、易爆等危险品，严禁使用明火，严禁移动或毁坏防火器材及防火标志。

二、计算机管理及使用规定为加强机房设备管理，保证计算机及网络系统正常运行，特规定如下：1、使用机房需经学院批准，机房管理组负责技术支持和设备维护。

2、集体上机由授课教师与机房管理组预约并登记上机时间、用机台数、班级及所用软件等内容，做好所有准备工作。

3、学生临时上机（本科生及研究生）需经主管教师（导师）批准，事先与机房负责人联系，明确上机目的并建立临时帐户后方可上机，不得将计算及网络资源用于未明确声明的任何其他目的。

上海交通大学材料科学基础上海交通大学（Shanghai Jiao Tong University）是中国著名的高等学府之一，位于中国上海市徐汇区。

该校在材料科学领域备受瞩目，拥有一流的材料科学基础教育和研究实力。

1. 简介材料科学是一门研究新材料的结构、性能、制备和应用的学科。

它在各个领域都有广泛的应用，包括电子、能源、航空航天、汽车、医疗器械等。

上海交通大学的材料科学基础课程旨在培养学生对材料科学的理论和实践的综合能力，为学生未来的学术研究和工程实践打下坚实的基础。

2. 课程设置上海交通大学的材料科学基础课程涵盖了材料科学的各个方面，包括材料结构、材料性能、材料制备和材料应用等。

下面是课程的一些主要内容：2.1 材料结构该课程主要介绍材料的结晶、非晶和晶界结构等方面的知识。

学生将学习晶体结构的基本原理，如晶体晶格、晶体面和晶体缺陷等。

还将介绍非晶材料的特点和应用，以及晶界对材料性能的影响。

2.2 材料性能这门课程将重点研究材料的力学性能、热学性能和电学性能等方面的知识。

学生将学习材料的强度、硬度、韧性等力学性能参数的计算和测试方法。

还将介绍材料的导热性、热膨胀性和导电性等热学和电学性能参数的测试方法。

2.3 材料制备该课程将介绍材料的各种制备方法，包括熔融法、溶液法、气相法和固相法等。

学生将学习材料制备的基本原理和常用的制备工艺。

还将介绍材料的组织性能与制备工艺之间的关系，以及如何选择合适的制备方法。

2.4 材料应用这门课程将介绍材料在各个领域的应用，包括电子材料、能源材料、光电材料等。

学生将学习材料应用的基本原理和常见的应用技术。

还将介绍材料设计的基本思路和方法，以及面向特定应用的材料选取和优化的策略。

3. 实验教学上海交通大学的材料科学基础课程注重实践教学的环节，为学生提供了丰富的实验机会。

学生将在实验室中亲自进行各种材料制备和性能测试的实验，例如制备单晶材料、测量材料硬度和强度等。

通过实验的步骤，学生可以加深对理论知识的理解，并掌握实验技能。

分子动力学实验1. 空位形成能2. 表面、界面能3. 层错能4. 晶格常数与体弹模量5. 熔化SJTU.CMS.April 2012You and Your Computer你手机的计算能力，已经超越了NASA 1969 年拥有的计算能力的总和。

NASA 用那些计算能力发射人上了月球，而你用更强的计算能力发射愤怒的小鸟去砸猪。

Linux分子动力学五要素1. 粒子间相互作用势2. 初始条件3. 边界条件4. 求解牛顿运动方程5. 粒子运动轨迹LAMMPS Molecular Dynamics SimulatorAtomEye: atomistic configuration viewerBasic Linux CommandsNAME SYNOPSIS DESCRIPTIONpwd pwd print name of working directory mkdir mkdir□haha make directorycd cd□haha change directorycd□..upper directorycd back homegedit gedit□a edit a filecat cat□a concatenate filesls ls listcp cp□a□b copy file a to file b cp□–r□A□B copy a file folderrm rm□b remove[Tab]*1. 空位形成能Point Defects: VacancyModel system: Cu, fcc, a0= 3.61 ÅTasks:1. generate a point defect within anequilibrium lattice2. calculate the formation energyModel system CuInitial conditions fcc latticedefect-free state, vacancySupercell N, PBCs Interatomic potentials EAM (Cu) Ensembles Minimize(1) Copy the file folder to home and then get into it. $cp□-r□share/md□.$cd□md$cd□1_vacancy$ls(2) What is the setup in input file$gedit□in.vacancy(3) Run LAMMPS$lmp□-in□in.vacancy(4) After running, view the configuration$ A.i686□a0.cfg(5) View the result data$cat□dataAtomeye命令Tab 键切换视角k, Alt + H, Alt + +/-改变颜色Delete / Insert下一帧/上一帧PgUp/ PgDn原子变大/变小滚轮放大/缩小↑↓ ← → 方向键旋转q关闭units metal boundary p p p atom_style atomiclattice fcc 3.61region box block 0 6 0 6 0 6create_box 1 box create_atoms 1 box pair_style eam/alloy pair_coeff * * jin_copper_lammps.setfl Cu timestep 0.005variable E equal pe variable N equal atoms compute pe all pe/atomdump 1 all cfg 1 a*.cfg id type xs ys zs c_pe run 0fix extra all print 1 "pefect lattice, 0K: atoms = $N, energy = $E“region centerpoint block 3 3.05 3 3.05 1 1.05delete_atoms region centerpointrun 0fix extra all print 1 "^ an atom deleted, 0K: atoms = $N, energy = $E"周期边界条件指定fcc 晶体box 大小Cu 的EAM 势删除一个原子Vacancy formation energy：1 pefect lattice, 0K: atoms = 864, energy = -3015.3715122 an atom deleted, 0K: atoms = 863, energy = -3010.5854693 after minimization: atoms = 863, energy = -3010.6240332. 表面、界面能Planar Defects: Surface and Grain BoundaryModel system: Cu, fcc, a0= 3.610 ÅTasks:1.Surface energies of (111) and (100);2.Grain boundary energiesModel system CuInitial conditions T, P…Supercell N, PBCs …Interatomic potentials EAM (Cu) Ensembles MinimizeSurface energy: Methodperfect regionvacuum2 surfacesN 0atoms, E 0N atoms, E γS = (E –E 0*N/N 0) / (2*A )h 1h 3h 2(111) Surface:h 1= a 0/2[11-2]*L 1; h 2= a 0/2[-110]*L 2; h 3= a 0[111]*L 3(100) Surface:h 1= a 0[100]*L 1; h 2= a 0[010]*L 2; h 3= a 0[001]*L 3Surface energy: Calculationsperfect: N0= 123772,E0= –431965.9291 eV(111): N S1= 124722,E S1= –434642.1217 eV,A S1= 39.792*104.659 Å2(100): N S2= 123772,E S2= –431275.1878 eV,A S2= 39.71*104.69 Å2γS1= (E S1–E0*N S1/N0)*16020 / (2*A S1) = 1230 mJ/m2γS2= (E S2–E0*N S2/N0)*16020 / (2*A S2) = 1331 mJ/m2Grain boundary energyh2h1 region1S1:(111)GBregion2vacuumS2:(100)h3γGB = (E – E0*N/N0) / A – γS1 – γS2GB+S1+S2: N = 248494, E = –866449.3465 eV, A = 39.755*104.677 Å2 γGB = (E – E0*N/N0)*16020 / A – γS1 – γS2 = 512 mJ/m2region 1:a1 = a0/2[11-2];a3a2 = a0/2[-110];a3 = a0[111]a2a3region 2:a1 = a0[100];a2 = a0[010];a3 = a0[001]a2a1a1(1) Change into the 2nd directory$ cd□../2_surface_boundary $ ls(2) What is the commands in bash file$ cat□run.sh(3) Run bash file$ ./run.sh(4) After running, view the configuration$ A.i686□a0.cfgrun.sh#!/bin/bashlmp < in.100 ‐log log.100 lmp < in.111 ‐log log.111 lmp < in.GB ‐log log.GBecho "%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%" echo " "echo "‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (100) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐" grep ^^ log.100 echo " "echo "‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (111) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐" grep ^^ log.111echo " " echo "‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ GB ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐" grep ^^ log.GBecho " " echo "%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%"Surface energy： γS = (E – E0*N/N0) / (2*A)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (100) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐^‐‐‐ Number of Particles = 11520, Energy = ‐40204.95349^‐‐‐ Number of Particles = 8640, Energy = ‐30075.76547^‐‐‐ Size of (100):A = 469.1556‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ (111) ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐^‐‐‐ Number of Particles = 46080, Energy = ‐160819.814^‐‐‐ Number of Particles = 34560, Energy = ‐120448.5379^‐‐‐ Size of (111):A = 1083.468448‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ GB ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ ^‐‐‐ Number of Particles = 248494, Energy = ‐866449.3465 ^‐‐‐ Size of GB x*y: A = 4161.446533%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%(111) surface (100) surfaceAtomeye 命令Tab 键 k, Alt + H, Alt + +/Delete / Insert PgUp / PgDn 滚轮 ↑↓ ← → 方向键 q切换视角 改变颜色 下一帧/上一帧 原子变大/变小 放大/缩小旋转 关闭4 Grain boundary 4.1 Modelbox 150 unitsh2region 1S1h1region 2 GBvacuum S2h356 unitsregion 1:56 unitsUnit cell aa1 = a0/2[11-2]; a2 = a0/2[-110]; a3 = a0[111] h1 = 9*a1; h2 = 41*a2; h3 = 56*a32a1a3region 2:a1 = a0[100]; a2 = a0[010]; a3 = a0[001] h1 = 11*a1; h2 = 29*a2; h3 = 97*a3Grain boundary3. 层错能2High Tensile Strength and Ductility of Cu with Nano ‐Sized TwinsLu et al., Science 287(2000) 1463; 304(2004) 422.dislocationfluxtwin in experimentstwin boundary89 ×118 ×77 Å56,400 atomstwin in CuTwin faultsintrinsic stacking fault Extrinsic stacking fault ISF ESF TSFplanar fault in FCCExtrinsic stacking fault (ESF)ESFfree surfacePlanar Defects: Stacking Fault EnergyModel system: Cu, Al, fccTasks:(1) clarify three types of planar faults in fcc metals(2) calculate stacking fault energies(3) compare: Al and CuModel system Cu, Al Initial conditions T, P…Supercell N, PBCs …Interatomic potentials EAM Ensembles Minimizeinput file: in.isfCuunits metalboundary p p patom_style atomicread_data isf-Cu# 读取其他文件中的构型pair_style eam/alloypair_coeff* * jin_copper_lammps.setfl Cutimestep0.005minimize 1.0e-8 1.0e-81000 1000compute pe all pe/atomdump 1 all cfg 1 a.isf.*.cfg id type xs ys zs c_pedump_modify 1 element Curun0variable E equal pevariable N equal atomsprint"-------isf in Cu, E = $E -------"run.sh#!/bin/bashlmp< in.isfCulmp< in.esfCulmp< in.twinCulmp< in.refCulmp< in.isfAllmp< in.esfAllmp< in.twinAllmp< in.refAl(1) Change into the 3rd directory$cd□../3_stacking_fault $ls(2) What is the commands in bash file $gedit□run.sh(3) Run bash file$./run.sh(4) After running, view the configuration $cd□cfg$ls$ A.i686□esf-Cu.a4.cfg (5) View the result data$cat□dataAtomeye命令Tab 键切换视角k, Alt + H, Alt + +/-改变颜色Delete / Insert下一帧/上一帧PgUp/ PgDn原子变大/变小滚轮放大/缩小↑↓ ← → 方向键旋转q关闭------isf in Cu, E = -40119.62288 ------------esf in Cu, E = -40119.56232 ------------Twin in Cu, E = -40120.10708 ------------ref of Cu, E = -40120.50995 ------------------------isf in Al, E = -38615.90978------------esf in Al, E = -38615.22202 ------------Twin in Al, E = -38618.18627 ------------ref of Al, E = -38621.04416 ------orthogonal box = (0 0 0) to (15.3371 35.4196 269.239)orthogonal box = (0 0 0) to (17.1827 39.6817 301.637)……………………for Cu: area (A) = 15.3371 ×35.4196for Al: area (A) = 17.1827 ×39.6817Stacking fault energy:resultsγusfγisfγ1utf γ2utf γ3utf Displacement (b p )01234γ(m J m -2)4.晶格常数与体弹模量Model system Cu, Al, Si Initial conditions perfect lattice Supercell N, PBCsInteratomic potentials EAM (Cu, Al), Stilling-Weber (Si)Ensembles None(we calculate ground state properties, 0 K)(1) Copy the file folder to home and then get into it. $cp□-r□share/md2□.$cd□md2$cd□4_lattice(2) What is the setup in input file$gedit□in.diamond(3) Run LAMMPS$lmp□-i□in.diamond(4) Plot$gnuplot>p‘data.d’ u 1:2 w lp输入文件in.Silicon# bulk Silicon lattice# 注释行，随便给units metal# 单位，指定为lammps里的金属类的单位，长度为Å，能量为eV。

上海交通大学材料科学基础专业考试大纲一、专业科目与代码：827材料科学基础二、指定参考书《材料科学基础》（第3版）徐祖耀等上海交通大学出版社《材料科学基础辅导与习题》（第3版）蔡珣等上海交通大学出版社三、827材料科学基础考试大纲一、复习要求：要求考生掌握金属材料的结构、组织、性能方面的基本概念、基本原理；理解金属材料的结构、组织、性能之间的相互关系和基本变化规律。

二、主要复习内容：（一）晶体学基础理解晶体与非晶体、晶体结构与空间点阵的差异；掌握晶面指数和晶向指数的标注方法和画法；掌握立方晶系晶面与晶向平行或垂直的判断；掌握立方晶系晶面族和晶向族的展开；掌握面心立方、体心立方、密排六方晶胞中原子数、配位数、紧密系数的计算方法；掌握面心立方和密排六方的堆垛方式的描述及其它们之间的差异。

重点：晶体中原子结构的空间概念及其解析描述(晶面和晶向指数)。

（二）固体材料的结构掌握波尔理论和波动力学理论对原子核外电子的运动轨道的描述。

掌握波粒两相性的基本方程。

掌握离子键、共价键、金属键、分子键和氢键的结构差异。

了解结合键与电子分布的关系和键合作用力的来源。

掌握影响相结构的因素。

了解不同固溶体的结构差异。

重点：一些重要类型固体材料的结构特点及其与性能的关系。

三、晶体中的缺陷掌握缺陷的类型；掌握点缺陷存在的必然性；掌握点缺陷对晶体性能的影响及其应用。

理解位错的几何结构特点；掌握柏矢量的求法；掌握用位错的应变能进行位错运动趋势分析的方法。

掌握位错与溶质原子的交互作用，掌握位错与位错的交互作用。

掌握位错的运动形式。

掌握位错反应的判断；了解弗兰克不全位错和肖克莱不全位错的形成。

重点：位错的基本概念和基本性质。

四、固态中的扩散理解固体中的扩散现象及其与原子运动的关系，掌握扩散第一定律和第二定律适用的场合及其对相应的扩散过程进行分析的方法。

掌握几种重要的扩散机制适用的对象，了解柯肯达尔效应的意义。

掌握温度和晶体结构对扩散的影响。