# Define a prestep function which can expand the system class StressStrainUtility: """ Perform a strain of a configuration over time. """ def __init__(self, delta=0.0001, skip=0): """ @param delta The strain to apply in each step @param first steps to "skip" strain """ self.__delta = [0.0,0.0,delta]*Angstrom self.__skip = skip self.stresses = [] self.lengths = [] def __call__(self, step, time, configuration, forces, stress): """ Strainer call. """ # Get the lattice vectors. u1, u2, u3 = configuration.primitiveVectors() # Don't apply strain in the earliest MD steps if step < self.__skip: return # Store the history self.stresses.append( stress[2,2].inUnitsOf(eV/Angstrom**3) ) self.lengths.append( u3[2].inUnitsOf(Angstrom) ) # Increase the lattice vectors. u3 = u3 + self.__delta # Set the new lattice. configuration.setBravaisLattice(UnitCell(u1,u2,u3)) # Move all the atoms that are constrained on the right side. constraints = configuration.indicesFromTags("Right") for c in constraints: xyz = numpy.array(configuration.cartesianCoordinates()[c]) + numpy.array(self.__delta) configuration.setCartesianCoordinates(indices=[c], cartesian_coordinates=[xyz]*Angstrom) def length(self): return numpy.array(self.lengths)*Angstrom def stress(self): return numpy.array(self.stresses)*eV/Angstrom**3 # ------------------------------------------------------------- # Bulk Configuration # ------------------------------------------------------------- # Set up lattice vector_a = [10.0, 0.0, 0.0]*Angstrom vector_b = [0.0, 22.149015394, 0.0]*Angstrom vector_c = [0.0, 0.0, 42.6258]*Angstrom lattice = UnitCell(vector_a, vector_b, vector_c) # Define elements elements = [Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon, Carbon] # Define coordinates fractional_coordinates = [[ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.016666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.016666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.016666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.016666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.016666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.016666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.016666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.016666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.016666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.033333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.033333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.033333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.033333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.033333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.033333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.033333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.033333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.033333333333], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.066666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.066666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.066666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.066666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.066666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.066666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.066666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.066666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.066666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.083333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.083333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.083333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.083333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.083333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.083333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.083333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.083333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.083333333333], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.116666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.116666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.116666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.116666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.116666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.116666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.116666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.116666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.116666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.133333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.133333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.133333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.133333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.133333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.133333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.133333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.133333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.133333333333], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.166666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.166666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.166666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.166666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.166666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.166666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.166666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.166666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.166666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.183333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.183333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.183333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.183333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.183333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.183333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.183333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.183333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.183333333333], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.216666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.216666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.216666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.216666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.216666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.216666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.216666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.216666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.216666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.233333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.233333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.233333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.233333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.233333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.233333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.233333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.233333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.233333333333], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.266666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.266666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.266666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.266666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.266666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.266666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.266666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.266666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.266666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.283333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.283333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.283333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.283333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.283333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.283333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.283333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.283333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.283333333333], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.316666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.316666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.316666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.316666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.316666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.316666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.316666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.316666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.316666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.333333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.333333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.333333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.333333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.333333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.333333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.333333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.333333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.333333333333], [ 0.43701741102 , 0.341667993101, 0.366630480403], [ 0.43701741102 , 0.658332006898, 0.366630480403], [ 0.225643548217, 0.603492957984, 0.366659326665], [ 0.225643548217, 0.396507042015, 0.366659326665], [ 0.14257974449 , 0.5 , 0.36668501257 ], [ 0.677735413175, 0.638565616965, 0.366947432238], [ 0.677735413175, 0.361434383034, 0.366947432238], [ 0.835223035945, 0.554592446901, 0.36751937722 ], [ 0.835223035945, 0.445407553098, 0.36751937722 ], [ 0.31956284527 , 0.359926326586, 0.383226554079], [ 0.31956284527 , 0.640073673413, 0.383226554079], [ 0.560751739099, 0.658442899984, 0.383247042634], [ 0.560751739099, 0.341557100015, 0.383247042634], [ 0.162522612345, 0.444716574035, 0.383291981909], [ 0.162522612345, 0.555283425964, 0.383291981909], [ 0.772672895077, 0.603019974213, 0.38427317771 ], [ 0.772672895077, 0.396980025786, 0.38427317771 ], [ 0.857785654398, 0.5 , 0.385277022226], [ 0.559153129378, 0.340711992863, 0.416534149551], [ 0.559153129378, 0.659288007136, 0.416534149551], [ 0.318123979005, 0.640495460188, 0.416628049154], [ 0.318123979005, 0.359504539811, 0.416628049154], [ 0.161670687346, 0.555363295531, 0.416708655703], [ 0.161670687346, 0.444636704468, 0.416708655703], [ 0.772877378948, 0.603486590109, 0.418107780605], [ 0.772877378948, 0.39651340989 , 0.418107780605], [ 0.859822585846, 0.5 , 0.419948922799], [ 0.434758793072, 0.660079748949, 0.433159063291], [ 0.434758793072, 0.33992025105 , 0.433159063291], [ 0.223265908051, 0.395779724199, 0.433259964904], [ 0.223265908051, 0.6042202758 , 0.433259964904], [ 0.140543641413, 0.5 , 0.433296409968], [ 0.675963543668, 0.358529912543, 0.433350637947], [ 0.675963543668, 0.641470087456, 0.433350637947], [ 0.839250214219, 0.443461010372, 0.43678633072 ], [ 0.83925021422 , 0.556538989627, 0.43678633072 ], [ 0.675415322918, 0.647292784207, 0.466388957915], [ 0.675415322918, 0.352707215792, 0.466388957915], [ 0.433377248879, 0.338653412953, 0.466604466158], [ 0.433377248879, 0.661346587046, 0.466604466158], [ 0.223416358706, 0.395739018965, 0.4666956432 ], [ 0.223416358706, 0.604260981034, 0.4666956432 ], [ 0.140948399187, 0.5 , 0.466715642098], [ 0.849331289035, 0.434264894249, 0.470670601109], [ 0.849331289036, 0.565735105751, 0.470670601109], [ 0.55748812413 , 0.664089989132, 0.483216931981], [ 0.55748812413 , 0.335910010867, 0.483216931981], [ 0.777961931525, 0.381942129953, 0.483237713675], [ 0.777961931525, 0.618057870047, 0.483237713675], [ 0.31762421876 , 0.358979211266, 0.483269732301], [ 0.31762421876 , 0.641020788733, 0.483269732301], [ 0.162266479031, 0.444651163901, 0.483291182825], [ 0.16226647903 , 0.555348836099, 0.483291182825], [ 0.886275632732, 0.46815240933 , 0.5 ], [ 0.886275632733, 0.531847590669, 0.5 ], [ 0.162266479031, 0.444651163901, 0.516708817175], [ 0.16226647903 , 0.555348836099, 0.516708817175], [ 0.31762421876 , 0.358979211266, 0.516730267699], [ 0.31762421876 , 0.641020788733, 0.516730267699], [ 0.777961931525, 0.618057870047, 0.516762286325], [ 0.777961931524, 0.381942129952, 0.516762286325], [ 0.55748812413 , 0.335910010867, 0.516783068019], [ 0.55748812413 , 0.664089989132, 0.516783068019], [ 0.849331289035, 0.434264894249, 0.529329398891], [ 0.849331289036, 0.565735105751, 0.529329398891], [ 0.140948399187, 0.5 , 0.533284357902], [ 0.223416358706, 0.395739018965, 0.5333043568 ], [ 0.223416358706, 0.604260981034, 0.5333043568 ], [ 0.433377248879, 0.338653412953, 0.533395533842], [ 0.433377248879, 0.661346587046, 0.533395533842], [ 0.675415322918, 0.352707215792, 0.533611042085], [ 0.675415322918, 0.647292784207, 0.533611042085], [ 0.839250214219, 0.443461010372, 0.56321366928 ], [ 0.83925021422 , 0.556538989627, 0.56321366928 ], [ 0.675963543668, 0.641470087456, 0.566649362053], [ 0.675963543668, 0.358529912543, 0.566649362053], [ 0.140543641413, 0.5 , 0.566703590032], [ 0.223265908051, 0.395779724199, 0.566740035096], [ 0.223265908051, 0.6042202758 , 0.566740035096], [ 0.434758793072, 0.33992025105 , 0.566840936709], [ 0.434758793072, 0.660079748949, 0.566840936709], [ 0.859822585846, 0.5 , 0.580051077201], [ 0.772877378948, 0.39651340989 , 0.581892219395], [ 0.772877378948, 0.603486590109, 0.581892219395], [ 0.161670687346, 0.444636704468, 0.583291344297], [ 0.161670687346, 0.555363295531, 0.583291344297], [ 0.318123979005, 0.359504539811, 0.583371950846], [ 0.318123979005, 0.640495460188, 0.583371950846], [ 0.559153129378, 0.340711992863, 0.583465850449], [ 0.559153129378, 0.659288007136, 0.583465850449], [ 0.857785654398, 0.5 , 0.614722977774], [ 0.772672895077, 0.396980025786, 0.61572682229 ], [ 0.772672895077, 0.603019974213, 0.61572682229 ], [ 0.162522612345, 0.444716574035, 0.616708018091], [ 0.162522612345, 0.555283425964, 0.616708018091], [ 0.560751739099, 0.341557100015, 0.616752957366], [ 0.560751739099, 0.658442899984, 0.616752957366], [ 0.31956284527 , 0.359926326586, 0.616773445921], [ 0.31956284527 , 0.640073673413, 0.616773445921], [ 0.835223035945, 0.445407553098, 0.63248062278 ], [ 0.835223035945, 0.554592446901, 0.63248062278 ], [ 0.677735413175, 0.361434383034, 0.633052567762], [ 0.677735413175, 0.638565616965, 0.633052567762], [ 0.14257974449 , 0.5 , 0.63331498743 ], [ 0.225643548217, 0.396507042015, 0.633340673335], [ 0.225643548217, 0.603492957984, 0.633340673335], [ 0.43701741102 , 0.658332006898, 0.633369519597], [ 0.43701741102 , 0.341667993101, 0.633369519597], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.666666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.666666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.666666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.666666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.666666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.666666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.666666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.666666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.666666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.683333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.683333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.683333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.683333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.683333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.683333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.683333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.683333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.683333333333], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.716666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.716666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.716666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.716666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.716666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.716666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.716666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.716666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.716666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.733333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.733333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.733333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.733333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.733333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.733333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.733333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.733333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.733333333333], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.766666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.766666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.766666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.766666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.766666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.766666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.766666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.766666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.766666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.783333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.783333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.783333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.783333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.783333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.783333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.783333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.783333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.783333333333], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.816666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.816666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.816666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.816666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.816666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.816666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.816666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.816666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.816666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.833333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.833333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.833333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.833333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.833333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.833333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.833333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.833333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.833333333333], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.866666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.866666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.866666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.866666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.866666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.866666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.866666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.866666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.866666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.883333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.883333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.883333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.883333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.883333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.883333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.883333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.883333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.883333333333], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.916666666667], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.916666666667], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.916666666667], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.916666666667], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.916666666667], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.916666666667], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.916666666667], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.916666666667], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.916666666667], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.933333333333], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.933333333333], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.933333333333], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.933333333333], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.933333333333], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.933333333333], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.933333333333], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.933333333333], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.933333333333], [ 0.438786841829, 0.343262978113, 0.966666666667], [ 0.676256264229, 0.362167776144, 0.966666666667], [ 0.229959736446, 0.39769717456 , 0.966666666667], [ 0.831253421726, 0.445565803552, 0.966666666667], [ 0.147487471543, 0.5 , 0.966666666667], [ 0.831253421726, 0.554434196447, 0.966666666667], [ 0.229959736446, 0.602302825439, 0.966666666667], [ 0.676256264229, 0.637832223855, 0.966666666667], [ 0.438786841829, 0.656737021887, 0.966666666667], [ 0.561213158171, 0.343262978113, 0.983333333333], [ 0.323743735772, 0.362167776144, 0.983333333333], [ 0.770040263554, 0.39769717456 , 0.983333333333], [ 0.168746578274, 0.445565803552, 0.983333333333], [ 0.852512528457, 0.5 , 0.983333333333], [ 0.168746578274, 0.554434196447, 0.983333333333], [ 0.770040263554, 0.602302825439, 0.983333333333], [ 0.323743735772, 0.637832223855, 0.983333333333], [ 0.561213158171, 0.656737021887, 0.983333333333]] # Set up configuration bulk_configuration = BulkConfiguration( bravais_lattice=lattice, elements=elements, fractional_coordinates=fractional_coordinates ) # Add tags bulk_configuration.addTags('Left', [ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]) bulk_configuration.addTags('Right', [342, 343, 344, 345, 346, 347, 348, 349, 350, 351, 352, 353, 354, 355, 356, 357, 358, 359]) # ------------------------------------------------------------- # Calculator # ------------------------------------------------------------- potentialSet = Tersoff_C_2010() calculator = TremoloXCalculator(parameters=potentialSet) bulk_configuration.setCalculator(calculator) nlprint(bulk_configuration) bulk_configuration.update() nlsave('mdtrajectory_cnt.hdf5', bulk_configuration) # ------------------------------------------------------------- # Molecular Dynamics # ------------------------------------------------------------- initial_velocity = MaxwellBoltzmannDistribution( temperature=300.0*Kelvin, remove_center_of_mass_momentum=False ) method = NVTBerendsen( time_step=1*femtoSecond, reservoir_temperature=300*Kelvin, thermostat_timescale=100*femtoSecond, initial_velocity=initial_velocity ) strainer = StressStrainUtility() md_trajectory = MolecularDynamics( bulk_configuration, constraints=bulk_configuration.indicesFromTags(["Left","Right"]), trajectory_filename='mdtrajectory_cnt.hdf5', steps=20000, log_interval=200, method=method, pre_step_hook=strainer, write_stresses=True ) bulk_configuration = md_trajectory.lastImage() # ------------------------------------------------------------- # Finding Young's Modulus # ------------------------------------------------------------- # Find center of cnt from mean x- and y-coordinates coords = bulk_configuration.cartesianCoordinates() x_coords = coords[:,0] y_coords = coords[:,1] x_0 = numpy.sum(x_coords)/len(x_coords) y_0 = numpy.sum(y_coords)/len(y_coords) # Find radius by mean distance from center to atoms' x- and y-coordinates radius = numpy.sum( ( (x_coords - x_0)**2 + (y_coords - y_0)**2 )**(1/2.0) ) / len(x_coords) # Find cross-sectional area by multiplying circumference with length of a pi-bond pi_bond = 1.35 circumference = radius * 2 * numpy.pi area = circumference * pi_bond # Find volumes of CNT and of whole cell volume_cnt = area * strainer.lengths[-1] u1, u2, u3 = bulk_configuration.bravaisLattice().primitiveVectors() volume_cell = u1[0] * u2[1] * u3[2] # Factor the stresses to the volume of the CNT stresses_factored = numpy.array(strainer.stresses * (volume_cell / volume_cnt) )*eV/Angstrom**3 # Calculate the strain strain = (strainer.length() - strainer.length()[0] ) / strainer.length()[0] # Calculate Young's modulus in TPa modulus = (stresses_factored[-1].inUnitsOf(Pa) - stresses_factored[0].inUnitsOf(Pa) ) / float(strain[-1]) / 1e12 print("Young's Modulus: {} TPa".format(modulus)) # Save the result to a file. print(strainer.length()) nlsave("mdtrajectory_cnt.hdf5", md_trajectory, "MD") nlsave("mdtrajectory_cnt.hdf5",strainer.length(), "C length") nlsave("mdtrajectory_cnt.hdf5",strainer.stress(), "C stress") nlsave("mdtrajectory_cnt.hdf5",stresses_factored, "C stresses factored") # Plot stress-strain curve. import pylab pylab.figure() pylab.plot(strain * 100, stresses_factored.inUnitsOf(GPa)) pylab.title('CNT with Stone-Wales defect') pylab.xlabel('Strain (%)') pylab.ylabel('Stress (GPa)') pylab.grid(True) pylab.savefig("mdtrajectory_cnt_fig.png")