Mech2d：二维弹性高通量计算框架

mech2d：快速上手指南

mech2d 是一个用于计算二维材料力学性质的 Python 工具，支持弹性常数张量、应力-应变曲线以及方向依赖性质的自动计算。
它将结构生成 → DFT任务 → 结果拟合整合为一个完整流程。

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✨ 核心特点（简要）

• 📐 自动生成形变结构

• ⚙️ 自动准备并提交 DFT（VASP）任务

• 📊 自动拟合：

  • 弹性常数（Elastic constants）
  • 应力-应变曲线（Stress-strain）

• 🔄 完整工作流：init → run → post

• 🧩 支持 dpdispatcher / 手动模式

• 📉 可直接生成力学性质图（极坐标等）

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📦 安装

1️⃣ 创建环境（推荐）

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conda create -n mech2d python=3.11
conda activate mech2d

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2️⃣ 安装

id
git clone https://gitee.com/haidi-hfut/mech2d.git
cd mech2d
pip install .

开发测试：

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pip install -e ".[test]"
pytest -q

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🚀 基本使用流程

mech2d 的核心流程分为三步：

init → run → post

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🧱 Step 1：生成形变结构（init）

id
m2d init -c POSCAR -n 9 -m 0.02 -a stress

常用参数说明：

• -c：输入结构（POSCAR / CIF / XSF）
• -n：形变结构数量（建议奇数 > 4）
• -m：最大应变（范围 [-m, +m]）
• -a：拟合方式（stress / energy）

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📁 输出结构示例

elc_stress/
├── Def_1/
│   ├── Def_1_001
│   ├── ...
└── Def_2/
    ├── Def_2_001
    ├── ...

👉 每个子目录对应一个形变结构

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📌 其他常见用法

能量拟合：

id
m2d init -c POSCAR -n 9 -m 0.05 -a energy

应力-应变曲线：

id
m2d init -c POSCAR -n 21 -r 0.0 0.2 -a stress -d xx yy -p ssc

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⚙️ Step 2：生成 & 提交计算（run）

id
m2d run -a stress input.yaml

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🧾 input.yaml 结构

主要包含四部分：

id
machine:
resources:
tasks:
code:

核心内容：

• machine：运行环境（本地 / 集群）
• resources：CPU / 队列 / 模块
• tasks：执行命令（VASP）
• code：DFT 输入设置

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📌 示例（关键部分）

id
tasks:
  command: "mpirun -np 48 vasp_std"

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🔧 只生成输入（不提交）

id
m2d run -a stress --manual input.yaml

👉 适合手动提交任务

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📊 Step 3：后处理（post）

id
m2d post -a stress --plot

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功能：

• 解析 VASP 输出（OUTCAR 等）
• 拟合弹性张量
• 计算力学性质
• 生成图像

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输出示例：

• 弹性常数
• 应力-应变曲线
• 图像文件（png）

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📈 力学性质（简单说明）

mech2d 支持计算：

• 杨氏模量（Young’s modulus）
• 泊松比（Poisson ratio）
• 各向异性（极坐标）

👉 支持角度依赖分析（0 ~ 2π）

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🧠 使用总结

mech2d 的设计理念可以总结为：

结构 → 形变 → DFT → 拟合 → 力学性质

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🎯 适用场景

• 二维材料（graphene / MoS₂ / MXene 等）
• 弹性性质研究
• 高通量力学筛选
• DFT 自动化流程

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🔗 项目地址

• Gitee：https://gitee.com/haidi-hfut/mech2d
• GitHub：https://github.com/haidi-ustc/mech2d

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📌 小结

mech2d 的优势：

✔ 自动化程度高（几乎一键流程）
✔ 专注二维材料力学
✔ 与 VASP / HPC 无缝结合
✔ CLI 设计清晰

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🚀 如果你在做二维材料力学计算，这个工具可以显著减少重复工作。