快速开始

欢迎使用ThermoElasticSim！本页面将帮助您在1分钟内运行第一个弹性常数计算。

一键运行示例

计算铝的弹性常数只需几行代码：

from thermoelasticsim.elastic.benchmark import run_zero_temp_benchmark
from thermoelasticsim.elastic.materials import ALUMINUM_FCC
from thermoelasticsim.potentials.eam import EAMAl1Potential

# 运行基准测试
results = run_zero_temp_benchmark(
    material_params=ALUMINUM_FCC,
    potential=EAMAl1Potential(),
    supercell_size=(3, 3, 3)
)

# 输出结果
print(f"C11 = {results['elastic_constants']['C11']:.1f} GPa")
print(f"C12 = {results['elastic_constants']['C12']:.1f} GPa")
print(f"C44 = {results['elastic_constants']['C44']:.1f} GPa")

这段代码将：

创建一个3×3×3的铝FCC超胞（108个原子）
使用EAM势函数描述原子间相互作用
应用6种独立形变模式
优化原子位置并计算应力
通过线性拟合得到弹性常数

预期输出

运行上述代码，您将看到类似以下的输出:

INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:开始Al弹性常数基准：超胞=(3, 3, 3)（原子数=108）
WARNING:thermoelasticsim.elastic.benchmark:超胞过小: 最小半盒长 6.067 Å <= 截断半径 6.500 Å。建议增大尺寸以减少体积相关误差。
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:制备无应力基态（优先等比例晶格弛豫）...
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:开始等比例晶格弛豫：只优化晶格常数
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:等比例晶格弛豫成功
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:基态应力(GPa): [-0.000003, 0.002750, 0.002750; 0.002750, -0.000003, 0.002750; 0.002750, 0.002750, -0.000003]
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=-3.000000e-03 → σxx=-0.300064 GPa, σyy=-0.181577 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=-2.000000e-03 → σxx=-0.198274 GPa, σyy=-0.120700 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=-1.000000e-03 → σxx=-0.098262 GPa, σyy=-0.060181 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=-5.000000e-04 → σxx=-0.048915 GPa, σyy=-0.030050 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=0.000000e+00 → σxx=-0.000003 GPa, σyy=-0.000003 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=5.000000e-04 → σxx=0.048478 GPa, σyy=0.029963 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=1.000000e-03 → σxx=0.096533 GPa, σyy=0.059849 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=2.000000e-03 → σxx=0.191378 GPa, σyy=0.119391 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.benchmark:单轴应变 εxx=3.000000e-03 → σxx=0.284569 GPa, σyy=0.178639 GPa（收敛=True）
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:开始C44剪切响应计算
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:制备无应力基态（优先等比例晶格弛豫）...
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:开始等比例晶格弛豫：只优化晶格常数
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:等比例晶格弛豫成功
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:计算yz剪切(C44)响应...
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:  yz剪切(C44): 30.53 GPa (R²=0.999267, 收敛率=100.0%)
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:计算xz剪切(C55)响应...
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:  xz剪切(C55): 30.73 GPa (R²=0.999092, 收敛率=100.0%)
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:计算xy剪切(C66)响应...
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:  xy剪切(C66): 30.33 GPa (R²=0.998119, 收敛率=100.0%)
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:C44剪切响应计算完成
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:  平均C44: 30.53 ± 0.16 GPa
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:  平均拟合优度: 0.998826
INFO:thermoelasticsim.elastic.deformation_method.zero_temp:  总收敛率: 100.0% (39/39)
C11 = 97.4 GPa
C12 = 60.0 GPa
C44 = 30.5 GPa

自定义材料

您也可以计算铜或其他FCC材料：

from thermoelasticsim.elastic.materials import COPPER_FCC
from thermoelasticsim.potentials.eam import EAMCu1Potential

# 计算铜的弹性常数
results = run_zero_temp_benchmark(
    material_params=COPPER_FCC,
    potential=EAMCu1Potential(),
    supercell_size=(4, 4, 4)  # 使用更大的超胞
)

下一步

动手实践弹性理论基础交互式教程：从原子到弹性常数
阅读术语与约定了解术语和约定
深入学习弹性常数基础理论理解理论基础
探索零温弹性常数计算掌握详细工作流程
查看 How-To 指南获取更多实用示例

常见问题

Q: 超胞大小如何选择？

A: 一般建议：

快速测试：(3, 3, 3) - 108 原子
标准/高精度：(4, 4, 4) - 256 原子（含截断势下通常已足够；更大尺寸收益有限）

Q: 计算需要多长时间？

A: 在标准桌面CPU上：零温Al弹性常数计算（examples/legacy_py/zero_temp_al_benchmark.py）

(2, 2, 2) 超胞：约 1.3 秒
(3, 3, 3) 超胞：约 7.8 秒
(4, 4, 4) 超胞：约 15.3 秒

Q: 如何提高精度？

A: 使用precision模式：

results = run_zero_temp_benchmark(
    material_params=ALUMINUM_FCC,
    potential=EAMAl1Potential(),
    supercell_size=(4, 4, 4),
    precision=True  # 启用高精度模式
)

这将使用更小的应变幅度和更严格的优化收敛标准。