力常數
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2023-06-07
力常數的實例教程
大概就是這個效果
最后我們通過phonopy里面的QHA模塊 去得到此材料的非偕性質 phonopy-qha -p -s e-v.dat *00/thermal_properties.yaml 就可以得到很多熱力學性質比如熱膨脹系數，格林愛森參數，自由能，等壓熱容等等
(4)我們想要進一步得到材料的非偕性質熱導率等要計算三階力常數，和步驟(2)里面擴胞一樣，我們通過thirdorder擴胞 擴胞指令為thirdorder_vasp sow a b c -n a b c為abc三個軸的擴胞倍數 -n為擴胞后的原子近鄰數 我們發現擴胞后得到的POSCAR 遠大于二階力常數得到的POSCAR的數目
我們和算聲子譜的步驟一樣 把每一個POSCAR都去做一次自洽，最后再通過thirdorder得到三階力常數。
(5)得到了二階力常數和三階力常數后，我們再利用shengbte計算聲子散射，自由程，群速度，熱導率等等非偕性質
首先我們要有這兩個力常數
然后我們還需要一個CONTROL文件
CONTROL文件長這樣子
隨后我們就可以進行熱導率的計算了 計算結果如下
接下來還可以進行熱電材料等的計算。
最后，有關于催化，拓撲，電子，聲子相關的第一性原理計算都可以聯系我們。
展開 首先準備INCAR,POTCAR,KPOINTS
然后用腳本生成文件夾：
通過腳本提交作業：
最后就能得到三階力常數矩陣文件FORCE_CONSTANTS_3RD。這一步一般需要非常長的時間去進行計算，因此擴胞的大小可以稍微比二階力常數矩陣的計算時的大小小一點。
這樣我們就得到二階力常數矩陣與三階力常數矩陣
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前文鏈接：VASP結合vaspkit+ShengBTE計算熱電優值（一）
1、將前述計算得到的二階力常數矩陣，三階力常數矩陣文件分別命名為FORCE_CONSTANTS_2RD，FORCE_CONSTANTS_3RD。放于同一目錄中。
編寫CONTROL文件，其中CONTROL文件中的ngrid;scalebroad取值時，理論上都需要做收斂性測試。
直接運行以下命令就能計算得到晶格熱導率。晶格熱導率的張量數據對應文件為BTE.kappa_tensor。
注意BTE.kappa_tensor文件中，每列對應的方向順序分別為XX,XY,XZ,YX,YY,YZ,ZX,ZY,ZZ.且最后一行為有效的收斂值，使用時只需要取最后一行。
對于二維材料，計算得到的晶格熱導率還需要做以下修正
二維材料的晶格熱導率=輸出文件結果*POSCAR 真空層方向總厚度/原子層厚度
原子層厚度=POSCAR 真空層方向相距最遠的兩個原子的范德華半徑之和+POSCAR 真空層方向相距最遠的兩個原子的距離。
2、電子熱導率的計算
目前有兩種方法計算電子熱導率，一種是使用BoltzTraP計算得到的電子熱導減去TσS2。
另一種方法是根據Wiedemann-Franz Law 有κe=LσT。其中L位洛倫茲常數。
這兩種方法的計算結果都是可用的。但對于Wiedemann-Franz Law，洛倫茲常數通常都取經驗值或經驗公式計算，更準確的估算需要進一步探究。
給出兩種計算洛倫茲常數的方法：
通過費米積分來計算。
（2）通過經驗公式
具體方法請查閱相關文獻。
展開 Parker, et al., Phys Rev, 155, 712 (1967))
使用方法二：Phonopy-Spectroscopy計算材料紅外和Raman圖像
前置計算：
1、需要通過有限位移法或密度泛函微擾論（DFPT）計算得到材料二階力常數（有限位移法獲得的為FORCE SETS，需通過hiphive或phonopy轉化為FORCE_CONSTANTS）。同時可將其轉化為hdf5文件。
2、需要計算得到材料的BORN電荷，有限位移法和額外進行一次自洽計算獲得，DFPT可一次計算得到。
INCAR參數：LEPSILON = True
3、通過phono3py計算得到材料的三階力常數，計算任務數量可通過設置位移大小適配計算資源。同時可將其轉化為hdf5文件。
依據前面計算，得到材料在Γ點的振動模式信息，包括mesh.hdf5或mesh.yaml文件和irreps.yaml文件。
展開 如何擴胞：Phonopy –d –dim=“x x x” –c POSCAR-unitc
擴多大：網傳10A原則
有限差分法/有限位移法/密度泛函微擾理論
后處理：繪制聲子譜圖
提取力常數：
命令：phonopy --fc vasprun.xml
調整控制文件
name.conf M_NAME = l Cr DIM = 2 2 1 BAND = 0.500 0.000 -0.333 0.000 0.000 0.000 0.000 0.667 0.000 FORCE_CONSTANTS = READ BAND_POINTS = 51 #BAND_LABELS = X $\Gamma$ L #DOS = .TRUE. #PDOS = 1 2, 3 4 5 6 or Auto
計算數據： phonopy --dim="2 2 1" -c POSCAR-unit -p name.conf
導出數據 ：phonopy-bandplot --gnuplot >1.dat
或者直接出圖： phonopy --dim=“2 2 1” -c POSCAR-unit -p name.conf -s
后處理：虛頻及軟膜處理方法
利用phonopy產生不同k點的振動情況動畫。
展開 
力常數的最新內容
主要特點：專注于推力、齒槽力、反電勢常數等直線電機和關鍵參數測試 。
行業應用實例：
科研機構：中國科學院寧波材料所提供直線電機測試服務，可測比較大連續推力達14700N，推力測試精度1% 。
仿真與HIL試驗平臺
測試對象：電機控制器、復雜電機驅動系統 。
主要特點：采用功率硬件在環（PHIL）技術，可模擬不同電機類型，實現快速控制原型和系統級測試 。
前文鏈接：VASP結合vaspkit+ShengBTE計算熱電優值（一）
1、將前述計算得到的二階力常數矩陣，三階力常數矩陣文件分別命名為FORCE_CONSTANTS_2RD，FORCE_CONSTANTS_3RD。放于同一目錄中。
編寫CONTROL文件，其中CONTROL文件中的ngrid;scalebroad取值時，理論上都需要做收斂性測試。
這樣我們就得到二階力常數矩陣與三階力常數矩陣
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”聯系我們
(a)中支座
(b)邊支座
(c)中支座
(d)邊支座
圖8 盆式橡膠支座峰值軸力
圖9-11對比支座摩擦恢復力、變形及耗能，發現雙線性支座模型的最大水平恢復力是一個常數，而采用可變摩擦型支座模型的最大水平恢復力隨IR的增大而增大。
INCAR參數：LEPSILON = True
3、通過phono3py計算得到材料的三階力常數，計算任務數量可通過設置位移大小適配計算資源。同時可將其轉化為hdf5文件。
依據前面計算，得到材料在Γ點的振動模式信息，包括mesh.hdf5或mesh.yaml文件和irreps.yaml文件。
如何擴胞：Phonopy –d –dim=“x x x” –c POSCAR-unitc
擴多大：網傳10A原則
有限差分法/有限位移法/密度泛函微擾理論
后處理：繪制聲子譜圖
提取力常數：
命令：phonopy --fc vasprun.xml
調整控制文件
name.conf M_NAME = l Cr DIM =
a）在計算所得的聲子譜目錄下，調用phonphy，提取力常數
phonopy --fc vasprun.xml
b）再編寫bond.conf文件，并鍵入命令，獲得band.yaml文件
文件
ATOM_NAME =Zn O
DIM = 3 4 2
NPOINTS = 301
BAND = 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
利用thirdorder擴胞生成N個位移后的POSCAR 然后每個都進行自洽得到三階力常數（如有考慮四階力常數的必要可用fourorder擴胞得到四階力常數）
(5).
應用實例：
（1）分子的結構和化學鍵，如力常數（可推知化學鍵的強弱）的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構型。
（2）許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機官能團，這為最終確定未知物的化學結構奠定了基礎。
C-O鍵與C-C鍵的力常數或鍵的強度沒有很大差別。II. 羥基和甲基的質量僅相差2單位。 III.與C-H和N-H譜帶比較，O-H拉曼譜帶較弱。
