doc/src/fix_nphug.txt

   1 "LAMMPS WWW Site"_lws - "LAMMPS Documentation"_ld - "LAMMPS Commands"_lc :c
   2
   3 :link(lws,http://lammps.sandia.gov)
   4 :link(ld,Manual.html)
   5 :link(lc,Section_commands.html#comm)
   6
   7 :line
   8
   9 fix nphug command :h3
  10 fix nphug/omp command :h3
  11
  12 [Syntax:]
  13
  14 fix ID group-ID nphug keyword value ... :pre
  15
  16 ID, group-ID are documented in "fix"_fix.html command :ulb,l
  17 one or more keyword value pairs may be appended
  18 keyword = {temp} or {iso} or {aniso} or {tri} or {x} or {y} or {z} or {couple} or {tchain} or {pchain} or {mtk} or {tloop} or {ploop} or {nreset} or {drag} or {dilate} or {scaleyz} or {scalexz} or {scalexy}
  19   {temp} values = Value1 Value2 Tdamp
  20     Value1, Value2 = Nose-Hoover target temperatures, ignored by Hugoniostat
  21     Tdamp = temperature damping parameter (time units)
  22   {iso} or {aniso} or {tri} values = Pstart Pstop Pdamp
  23     Pstart,Pstop = scalar external pressures, must be equal (pressure units)
  24     Pdamp = pressure damping parameter (time units)
  25   {x} or {y} or {z} or {xy} or {yz} or {xz} values = Pstart Pstop Pdamp
  26     Pstart,Pstop = external stress tensor components, must be equal (pressure units)
  27     Pdamp = stress damping parameter (time units)
  28   {couple} = {none} or {xyz} or {xy} or {yz} or {xz}
  29   {tchain} value = length of thermostat chain (1 = single thermostat)
  30   {pchain} values = length of thermostat chain on barostat (0 = no thermostat)
  31   {mtk} value = {yes} or {no} = add in MTK adjustment term or not
  32   {tloop} value = number of sub-cycles to perform on thermostat
  33   {ploop} value = number of sub-cycles to perform on barostat thermostat
  34   {nreset} value = reset reference cell every this many timesteps
  35   {drag} value = drag factor added to barostat/thermostat (0.0 = no drag)
  36   {dilate} value = {all} or {partial}
  37   {scaleyz} value = {yes} or {no} = scale yz with lz
  38   {scalexz} value = {yes} or {no} = scale xz with lz
  39   {scalexy} value = {yes} or {no} = scale xy with ly :pre
  40 :ule
  41
  42 [Examples:]
  43
  44 fix myhug all nphug temp 1.0 1.0 10.0 z 40.0 40.0 70.0
  45 fix myhug all nphug temp 1.0 1.0 10.0 iso 40.0 40.0 70.0 drag 200.0 tchain 1 pchain 0 :pre
  46
  47 [Description:]
  48
  49 This command is a variant of the Nose-Hoover
  50 "fix npt"_fix_nh.html fix style.
  51 It performs time integration of the Hugoniostat equations
  52 of motion developed by Ravelo et al. "(Ravelo)"_#Ravelo.
  53 These equations compress the system to a state with average
  54 axial stress or pressure equal to the specified target value
  55 and that satisfies the Rankine-Hugoniot (RH)
  56 jump conditions for steady shocks.
  57
  58 The compression can be performed
  59 either
  60 hydrostatically (using keyword {iso}, {aniso}, or {tri}) or uniaxially
  61 (using keywords {x}, {y}, or {z}).  In the hydrostatic case,
  62 the cell dimensions change dynamically so that the average axial stress
  63 in all three directions converges towards the specified target value.
  64 In the uniaxial case, the chosen cell dimension changes dynamically
  65 so that the average
  66 axial stress in that direction converges towards the target value. The
  67 other two cell dimensions are kept fixed (zero lateral strain).
  68
  69 This leads to the following additional restrictions on the keywords:
  70
  71 One and only one of the following keywords should be used: {iso}, {aniso}, {tri}, {x}, {y}, {z}
  72 The specified initial and final target pressures must be the same.
  73 The keywords {xy}, {xz}, {yz} may not be used.
  74 The only admissible value for the couple keyword is {xyz}, which has the same effect as keyword {iso}
  75 The {temp} keyword must be used to specify the time constant for kinetic energy relaxation, but initial and final target temperature values are ignored.  :ul
  76
  77 Essentially, a Hugoniostat simulation is an NPT simulation in which the
  78 user-specified target temperature is replaced with a time-dependent
  79 target temperature Tt obtained from the following equation:
  80
  81 :c,image(Eqs/fix_nphug.jpg)
  82
  83 where T and Tt are the instantaneous and target temperatures,
  84 P and P0 are the instantaneous and reference pressures or axial stresses,
  85 depending on whether hydrostatic or uniaxial compression is being
  86 performed, V and V0 are the instantaneous and reference volumes,
  87 E and E0 are the instantaneous and reference internal energy (potential
  88 plus kinetic), Ndof is the number of degrees of freedom used in the
  89 definition of temperature, and kB is the Boltzmann constant. Delta is the
  90 negative deviation of the instantaneous temperature from the target temperature.
  91 When the system reaches a stable equilibrium, the value of Delta should
  92 fluctuate about zero.
  93
  94 The values of E0, V0, and P0 are the instantaneous values at the start of
  95 the simulation. These can be overridden using the fix_modify keywords {e0},
  96 {v0}, and {p0} described below.
  97
  98 :line
  99
 100 NOTE: Unlike the "fix temp/berendsen"_fix_temp_berendsen.html command
 101 which performs thermostatting but NO time integration, this fix
 102 performs thermostatting/barostatting AND time integration.  Thus you
 103 should not use any other time integration fix, such as "fix
 104 nve"_fix_nve.html on atoms to which this fix is applied.  Likewise,
 105 this fix should not be used on atoms that have their temperature
 106 controlled by another fix - e.g. by "fix langevin"_fix_nh.html or "fix
 107 temp/rescale"_fix_temp_rescale.html commands.
 108
 109 :line
 110
 111 This fix computes a temperature and pressure at each timestep.  To do
 112 this, the fix creates its own computes of style "temp" and "pressure",
 113 as if one of these two sets of commands had been issued:
 114
 115 compute fix-ID_temp group-ID temp
 116 compute fix-ID_press group-ID pressure fix-ID_temp :pre
 117
 118 compute fix-ID_temp all temp
 119 compute fix-ID_press all pressure fix-ID_temp :pre
 120
 121 See the "compute temp"_compute_temp.html and "compute
 122 pressure"_compute_pressure.html commands for details.  Note that the
 123 IDs of the new computes are the fix-ID + underscore + "temp" or fix_ID
 124 + underscore + "press".  The group for
 125 the new computes is "all" since pressure is computed for the entire
 126 system.
 127
 128 Note that these are NOT the computes used by thermodynamic output (see
 129 the "thermo_style"_thermo_style.html command) with ID = {thermo_temp}
 130 and {thermo_press}.  This means you can change the attributes of this
 131 fix's temperature or pressure via the
 132 "compute_modify"_compute_modify.html command or print this temperature
 133 or pressure during thermodynamic output via the "thermo_style
 134 custom"_thermo_style.html command using the appropriate compute-ID.
 135 It also means that changing attributes of {thermo_temp} or
 136 {thermo_press} will have no effect on this fix.
 137
 138 :line
 139
 140 Styles with a {gpu}, {intel}, {kk}, {omp}, or {opt} suffix are
 141 functionally the same as the corresponding style without the suffix.
 142 They have been optimized to run faster, depending on your available
 143 hardware, as discussed in "Section 5"_Section_accelerate.html
 144 of the manual.  The accelerated styles take the same arguments and
 145 should produce the same results, except for round-off and precision
 146 issues.
 147
 148 These accelerated styles are part of the GPU, USER-INTEL, KOKKOS,
 149 USER-OMP and OPT packages, respectively.  They are only enabled if
 150 LAMMPS was built with those packages.  See the "Making
 151 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 152
 153 You can specify the accelerated styles explicitly in your input script
 154 by including their suffix, or you can use the "-suffix command-line
 155 switch"_Section_start.html#start_7 when you invoke LAMMPS, or you can
 156 use the "suffix"_suffix.html command in your input script.
 157
 158 See "Section 5"_Section_accelerate.html of the manual for
 159 more instructions on how to use the accelerated styles effectively.
 160
 161 :line
 162
 163 [Restart, fix_modify, output, run start/stop, minimize info:]
 164
 165 This fix writes the values of E0, V0, and P0, as well as the
 166 state of all the thermostat and barostat
 167 variables to "binary restart files"_restart.html.  See the
 168 "read_restart"_read_restart.html command for info on how to re-specify
 169 a fix in an input script that reads a restart file, so that the
 170 operation of the fix continues in an uninterrupted fashion.
 171
 172 The "fix_modify"_fix_modify.html {e0}, {v0} and {p0} keywords
 173 can be used to define the values of E0, V0, and P0. Note the
 174 the values for {e0} and {v0} are extensive, and so must correspond
 175 to the total energy and volume of the entire system, not energy and
 176 volume per atom. If any of these quantities are not specified, then the
 177 instantaneous value in the system at the start of the simulation is used.
 178
 179 The "fix_modify"_fix_modify.html {temp} and {press} options are
 180 supported by these fixes.  You can use them to assign a
 181 "compute"_compute.html you have defined to this fix which will be used
 182 in its thermostatting or barostatting procedure, as described above.
 183 If you do this, note that the kinetic energy derived from the compute
 184 temperature should be consistent with the virial term computed using
 185 all atoms for the pressure.  LAMMPS will warn you if you choose to
 186 compute temperature on a subset of atoms.
 187
 188 The "fix_modify"_fix_modify.html {energy} option is supported by these
 189 fixes to add the energy change induced by Nose/Hoover thermostatting
 190 and barostatting to the system's potential energy as part of
 191 "thermodynamic output"_thermo_style.html. Either way, this energy is *not*
 192 included in the definition of internal energy E when calculating the value
 193 of Delta in the above equation.
 194
 195 These fixes compute a global scalar and a global vector of quantities,
 196 which can be accessed by various "output
 197 commands"_Section_howto.html#howto_15.  The scalar value calculated by
 198 these fixes is "extensive"; the vector values are "intensive".
 199
 200 The scalar is the cumulative energy change due to the fix.
 201
 202 The vector stores three quantities unique to this fix (Delta, Us, and up),
 203 followed by all the internal Nose/Hoover thermostat and barostat
 204 variables defined for "fix npt"_fix_nh.html. Delta is the deviation
 205 of the temperature from the target temperature, given by the above equation.
 206 Us and up are the shock and particle velocity corresponding to a steady
 207 shock calculated from the RH conditions. They have units of distance/time.
 208
 209 [Restrictions:]
 210
 211 This fix style is part of the SHOCK package.  It is only enabled if
 212 LAMMPS was built with that package. See the "Making
 213 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 214
 215 All the usual restrictions for "fix npt"_fix_nh.html apply,
 216 plus the additional ones mentioned above.
 217
 218 [Related commands:]
 219
 220 "fix msst"_fix_msst.html, "fix npt"_fix_nh.html, "fix_modify"_fix_modify.html
 221
 222 [Default:]
 223
 224 The keyword defaults are the same as those for "fix npt"_fix_nh.html
 225
 226 :line
 227
 228 :link(Ravelo)
 229 [(Ravelo)] Ravelo, Holian, Germann and Lomdahl, Phys Rev B, 70, 014103 (2004).