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LAMMPS讲解66-摩擦和磨损在纳米尺度下研究摩擦和磨损价值有限,因为工程中的粗糙度一般都是微米级的,这对于分子动力学来说尺度太大了。但是对于一些特定的场景,比如粗糙度特别小,摩擦界面很光滑,或者控制粗糙度在纳米尺度。分子动力学的模拟还是很有价值的。在这方面分子动力学更大的价值在于理解一般摩擦过程中的机理或者发现新的减摩方法。分子动力学模拟另一个重要的应用就是研究边界润滑过程中固体润滑机理或者润滑油及其添加剂摩擦膜的生成,这需要用到反应力场。另一方面使用全原子模拟分子动力学模拟或者耗散粒子动力学模拟可以研究滑动轴承流体润滑过程中的油膜厚度问题。这些都是研究摩擦磨损的好方向。 本算例研究了铁球在铁基底上的摩擦的分子动力学。由于是完整的晶格结构,所以可以直接在LAMMPS中建模。使用region和create_atoms命令可以创建处很复杂的模型。通过控制铁球压入深度和移动速度,可以研究不同载荷和摩擦速度下的摩擦系数和磨损过程。其中统计输出了不同时间步的摩擦力和载荷,对其进行时间平均可得到实际的摩擦力和载荷,由此得到摩擦系数。通过下面in文件学习如何统计输出载荷和摩擦力。
in文件如下 units metal dimension 3 boundary p p p neighbor 3 bin neigh_modify every 1 delay 0 check yes atom_style atomic pair_style eam/fs
region box block 0 285.5324 0 39.974536 0 128.48958 units box create_box 1 box
lattice fcc 2.855324 region part1 block 0 285.5324 0 39.974536 0 55.678818 units box create_atoms 1 region part1
lattice fcc 2.855324 region part2 cylinder y 142.7662 84.987268 19.987268 0 39.974536 units box create_atoms 1 region part2
pair_coeff * * Fe_mm.eam.fs Fe
region qiu block INF INF INF INF 60 INF units box group qiu region qiu
region nomove block INF INF INF INF INF 5 units box group nomove region nomove
region sub block INF INF INF INF 5 60 units box group sub region sub
compute myT sub temp timestep 0.001 thermo 100 thermo_modify temp myT flush yes velocity sub create 300 5645354 temp myT loop local dist gaussian
fix fxnvt sub nvt temp 300 300 0.1
dump mydump all atom 2000 atom.lammpstrj
run 200000
fix move1 qiu move linear 0 0 -0.1 units box
run 94000
unfix move1 fix move2 qiu move linear 0.1 0 0 units box
compute fx qiu reduce sum fx compute fz qiu reduce sum fz
thermo_style custom step temp c_fx c_fz thermo_modify temp myT
run 1000000
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