LAMMPS软件与分子模拟的实现ppt课件
lammps分子模拟石墨烯建长键角
LAMMPS是一款用于进行分子动力学模拟的软件，广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。
在模拟石墨烯的生长过程中，键角的控制是至关重要的。
在模拟中，石墨烯的生长通常是从单个碳原子开始的。
随着时间的推移，这些碳原子会通过化学键连接在一起，形成石墨烯的二维结构。
在这个过程中，控制键角是关键。
键角的大小决定了石墨烯的最终结构和性质。
使用LAMMPS进行模拟时，可以通过调整模拟参数来控制键角。
例如，可以调整碳原子之间的相互作用力，或者改变模拟的温度和压力条件。
这些参数会影响碳原子之间的相对位置，从而影响键角的大小。
通过精细调整这些参数，可以尝试生成具有特定键角大小的石墨烯结构。
这种模拟方法有助于深入了解石墨烯的生长机制，并为实验提供指导。
同时，模拟结果也可以用于预测石墨烯在不同条件下的性质和行为，为实际应用提供理论支持。
总之，使用LAMMPS进行分子模拟是一种有效的方法，可以用来研究石墨烯的生长过程中键角的控制。
通过调整模拟参数，可以深入了解石墨烯的生长机制，并为实验和应用提供有价值的指导。
份分子动力学模拟资源lammps+MS适合初学者
完成安装
配置环境变量
下载LAMMPS和MS安装包 运行安装程序
选择安装选项
测试安装是否成功 验证安装是否成功
LAMMPS和MS配置参数
• LAMMPS配置参数： - 内存需求：根据模拟系统大小和精度要求进行配置 - 输入文件：包含系统参数、初始 构型等信息的文件 - 输出文件：模拟过程中的轨迹、能量等信息的输出文件 - 命令行参数：用于控制模拟过 程的各种参数
MS：Materials Studio，一款材料科学模拟软件，用于模拟材料的物理和化学性质
LAMMPS和MS的共同点：都可以进行分子动力学模拟，但LAMMPS更侧重于模拟分子和 原子的运动，而MS更侧重于模拟材料的物理和化学性质
LAMMPS和MS的区别：LAMMPS更适用于初学者，因为它的界面更简洁，操作更简 单，而MS则更适合有一定基础的用户，因为它的功能更丰富，可以模拟更复杂的材料 性质。
LAMMPS和MS应用领域
材料科学：模拟材 料微观结构，研究 材料性能
生物物理：模拟生 物大分子，研究蛋 白质折叠、DNA 复制等
化学物理：模拟化 学反应，研究化学 反应机理
纳米科学：模拟纳 米材料，研究纳米 材料的性质和应用
LAMMPS和MS安装与配置
LAMMPS和MS安装步骤ຫໍສະໝຸດ 解压安装包输入安装路径
• MS常用命令： - create：创建分子 - add：添加分子 - delete：删除分子 - move：移动分子
• - create：创建分子 • - add：添加分子 • - delete：删除分子 • - move：移动分子
• MS常用参数： - atom_style：原子类型 - bond_style：键类型 - angle_style：角类型 - dihedral_style：二面角类型 - improper_style：非平面角类型
lammps的氢气的分子模板
lammps的氢气的分子模板
LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种经常用于分子动力学模拟的开源软件。
如果你想要在LAMMPS中模拟氢气分子，你需要准备一个描述氢气分子的分子模板。
氢气（H2）是由两个氢原子组成的分子。
在LAMMPS中，你可以使用其提供的分子模拟工具来构建氢气分子的模板。
首先，你需要定义氢原子的力场参数，这包括原子间相互作用的势能函数和力场参数。
通常情况下，可以使用一些常见的力场如Lennard-Jones势函数来描述氢气分子的相互作用。
你需要在LAMMPS输入文件中指定这些参数。
其次，你需要构建氢气分子的初始结构。
这可以通过在LAMMPS 输入文件中定义原子的初始位置和速度来实现。
对于氢气分子，你可以将两个氢原子放置在适当的距离上，并为它们指定合适的初始速度。
另外，你还需要考虑模拟条件，比如温度、压力等。
在LAMMPS 中，你可以通过设置相应的参数来模拟氢气在不同条件下的行为。
最后，你需要运行LAMMPS模拟并分析结果。
在模拟运行结束后，你可以使用LAMMPS提供的工具来分析氢气分子的结构、动力学行为等。
这些分析工具可以帮助你理解氢气分子在模拟条件下的行为。
总之，要在LAMMPS中模拟氢气分子，你需要定义氢原子的力场
参数，构建初始结构，设置模拟条件，并最终运行模拟并分析结果。
希望这些信息能够帮助你开始在LAMMPS中模拟氢气分子。
lammps建水分子
lammps建水分子使用LAMMPS建模水分子LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种常用的分子动力学模拟软件，可以用于模拟各种复杂的分子体系，包括水分子。
水是一种普遍存在于地球上的重要分子，研究水分子的行为对于理解和解释许多自然现象非常重要。
在本文中，我们将介绍如何使用LAMMPS建模和模拟水分子的方法。
我们需要准备水分子的结构和参数。
水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，分子间通过共价键连接。
在LAMMPS中，我们需要定义每个原子的质量、电荷和力场参数。
对于水分子，通常使用TIP3P模型，其中氧原子带负电荷，氢原子带正电荷。
此外，还需要定义原子间的键长、键角和势能函数等参数。
接下来，我们需要创建水分子的初始结构。
可以使用LAMMPS提供的工具或其他建模软件如VMD等来生成水分子的初始结构。
一种常用的方法是在一个正交晶胞中放置水分子，并使用周期性边界条件来模拟无限大的水系统。
我们可以根据需要调整晶胞的大小和水分子的数量来控制模拟系统的尺寸。
在创建初始结构后，我们需要定义模拟系统的边界条件、温度和压力等参数。
对于水分子，通常使用周期性边界条件来模拟无限大的水系统。
温度可以通过控制模拟系统中粒子的速度来实现，可以使用NVT（常温常容）或NPT（常温常压）等模拟模式。
压力可以通过控制模拟系统中粒子之间的相互作用力来实现。
在设置模拟参数后，我们可以运行LAMMPS进行水分子模拟。
LAMMPS使用分子动力学方法模拟粒子在时间上的演化，根据定义的势能函数和初始条件计算粒子之间的相互作用力，并根据牛顿第二定律计算粒子的加速度和速度。
通过迭代计算，我们可以得到水分子在模拟过程中的轨迹和动力学性质。
在模拟结束后，我们可以对模拟结果进行分析和可视化。
LAMMPS 提供了丰富的分析工具和输出选项，可以计算和输出水分子的结构参数（如键长、键角等）、动力学性质（如速度、动能等）和热力学性质（如能量、压力等）。
软件与分子模拟的实现
Lammps常见命令
unit
选择单位系统,L-J、real、metal
dimension
2D or 3D? 默认就3D
Materials Studio
LAMMPS 免费 一般性分子模拟软件。 兼容当前大多数得势能模型,编程水平高,计算效率高。可以模 拟软材料和固体物理系统。
Materials Explorer 立足于Windows平台得多功能分子动力学软件。拥有强大得分 子动力学计算及Monte Carlo软件包,就是结合应用领域来研究 材料工程得有力工具。Materials Explorer可以用来研究有机物 、高聚物、生物大分子、金属、陶瓷材料、半导体等晶体、非 晶体、溶液,流体,液体和气体相变、膨胀、压缩系数、抗张强 度 、 缺 陷 等 。 Materials Explorer 软 件 中 包 含 2Body , 3Body , EAM , AMBER 等 63 个 力 场 可 供 用 户 选 择 。 Materials Explorer软件拥有完美得图形界面,方便使用者操作。
后面得两个部分可以按照需要多次重复。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
Lammps软件目前得特点
从势场角度看:建模软物质(生物分子,聚合物),固态材料(金 属,半导体),以及粗粒子和介观材料。更一般得说就是 lammps程序就是用来建模原子/介观/连续尺度物质以及其 在热、力学、化学条件下得性质得模拟软件,因此就是系 统化方法。
newton
《分子模拟方法》课件
加速研发进程
分子模拟可以大大缩短药 物研发、材料合成等领域 的实验周期，降低研发成 本。
揭示微观机制
通过模拟，可以揭示分子 间的相互作用机制和反应 过程，有助于深入理解物 质的性质和行为。
分子模拟的发展历程
经典力学模拟
基于牛顿力学，适用于 较大分子体系，但精度
较低。
量子力学模拟
适用于小分子体系，精 度高，但计算量大，需
详细描述
利用分子模拟方法，模拟小分子药物与生物大分子（如蛋白质、核酸等）的相 互作用过程，探究药物的作用机制和药效，为新药研发提供理论支持。
高分子材料的模拟研究
总结词
研究高分子材料的结构和性能，优化 材料的设计和制备。
详细描述
通过模拟高分子材料的结构和性能， 探究高分子材料的物理和化学性质， 优化材料的设计和制备过程，为新材 料的研发提供理论指导。
分子动力学方法需要较高的计算资源和 精度，但可以获得较为准确的结果，因 此在计算化学、生物学、材料科学等领
域得到广泛应用。
介观模拟的原理
介观模拟是一种介于微观和宏观之间的模拟方 法，通过模拟一定数量的粒子的相互作用和演 化来研究介观尺度的结构和性质。
介观模拟方法通常采用格子波尔兹曼方法、粒 子流体动力学等方法，适用于模拟流体、表面 、界面等介观尺度的问题。
分子模拟基于量子力学、经典力 学、蒙特卡洛等理论，通过建立 数学模型来描述分子间的相互作
用和运动。
分子模拟可以用于药物研发、材 料科学、环境科学等领域，为实 验研究和工业应用提供重要支持
。
分子模拟的重要性
01
02
03
预测分子性质
通过模拟，可以预测分子 的性质，如稳定性、溶解 度、光谱等，为实验设计 和优化提供指导。
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者~~~ ppt课件
#截断半径相
neigh_modify delay 1 check yes 列表更新速度
# 邻近原子
#create geometry
lattice fcc 3.61 fcc，晶格常数3.61A
region box block 0 30 0 3 0 3 方体区域叫box，长30，宽和高是3
create_box 1 box 一个box
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
~~~
1、建模练习
软件materials stuidio 5.5 Fe晶体练习
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
~~~
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
~~~
H2O练习
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
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分子动力学方法工作框图
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
~~~
分子动力学运行流程图
进行分子动力学运算的几 个必备步骤：
✓首先建立计算模型 ✓设定计算模型的初始坐标和 初始速度 ✓选定合适的时间步长 ✓选取合适的原子间相互作用 势函数，便于进行力的计算 ✓选择合适的算法、边界条件 和外界条件 ✓计算 ✓对计算数据进行统计处理
create_atoms 1 single 2.45 2.05 2.05 # 在该位置插入一 个原子
min_style sd # 能量最小化模式，sd minimize 1.0e-12 1.0e-12 1000 1000 # 能量最小化参数， 指数越大最小化程度越深
print "interstitial introduced, minimized: $N atoms,
《分子模拟教程》课件
人工智能和机器学习技术将在分子模拟中发挥越 来越重要的作用，例如用于优化模拟参数、预测 性质等。
多尺度模拟
目前分子模拟主要集中在原子或分子级别，未来 将进一步发展多尺度模拟方法，将微观尺度和宏 观尺度相结合，以更全面地理解物质性质和行为 。
跨学科融合
分子模拟将与生物学、医学、材料科学等更多学 科领域进行交叉融合，为解决实际问题提供更多 可能性。
环境科学
在环境科学领域，分子模拟可用于研究污 染物在环境中的迁移转化机制，为环境保 护提供理论依据。
THANKS.
分子动力学模拟的常见算法
Verlet算法
一种基于离散时间步长的算法，用于计算分子位置和速度。
leapfrog算法
一种常用的分子动力学模拟算法，具有数值稳定性和计算效率高的特 点。
Parrinello-Rahman算法
一种基于分子力场的算法，可以用于模拟大尺度分子体系的运动。
Langevin动力学算法
材料科学
通过模拟材料中分子的运动和相互作 用，可以研究材料的力学、热学和电 学等性质，为材料设计和优化提供依 据。
03
Monte Carlo模拟
Monte Carlo模拟的基本概念
随机抽样
Monte Carlo模拟基于随 机抽样的方法，通过大量 随机样本的统计结果来逼 近真实结果。
概率模型
Monte Carlo模拟建立概 率模型，模拟系统的状态 变化和行为。
通过模拟药物分子与靶点分子的相互作用，预测 药物活性并优化药物设计。
材料科学
研究材料中分子的结构和性质，预测材料的物理 和化学性质。
生物大分子模拟
模拟生物大分子的结构和动力学行为，如蛋白质 、核酸等，有助于理解其功能和性质。
第五讲_分子动力学模拟的Lammps实现
• L-J 无量纲化计算中的单位
B、使用L-J势模拟裂纹的扩展
upper leftupper 裂纹
y
leftlower
lower x
Lammps计算输入文件
• # 2d LJ crack simulation(问题的基本初始化) • • • • • • • • • • dimension 2 #2维分子动力学模拟 boundary s s p #x,y方向不存在周期边界条件，z方向周期边界条件。 atom_style atomic #原子类型（金属） Neighbor 0.3 bin #建近邻表参数（rc+0.3）bin表示为近邻表类型。 neigh_modify delay 5 #间隔多少载荷步重新形成近邻表
Lammps计算输入文件
• • • • • • • # run运行计算 timestep 0.003 #时间间隔步 Thermo 200 #每200步输出热动力学统计量 thermo_modify temp new #计算温度通过new指示的方法计算
• neigh_modify exclude type 2 3 • #原子2，3之间作用取消（也就是通过不使他们在近邻表中出 现实现） • Dump 1 all atom 500 dump.crack • #每隔500步将原子信息写入文件dump.crack • Dump 2 mobile custom 500 dump2.crack tag x y z c_new2[2] • run 5000 • #进行5000步的模拟
D.使用EAM势模拟Ni的剪切行为
v
upper z mobile <011>
lower <011> y Ni FCC 晶格 <100> x
LAMMPS _L1
构型文件(in.data)
参数文件 (in.****)
LAMMPS 命令
• 逐行解释执行 • 命令都用小写，文件名和变量都用大写 • &: 续行；#：注释；$：变量
LAMMPS 命令分类
Commands
•angle_coeff
•delete_atoms
•angle_style
•delete_bonds
•box
•dump h5md
•change_box
•dump molfile
•clear
•dump netcdf
•comm_modify •dump image
•comm_style
•dump movie
•compute
•dump adios
•compute_modify •dump
•create_atoms
https:///doc/atom_style.html
o 原子 o 粗粒化粒子（例如高分子的小球-弹簧模型） o United-atom 高分子或有机分子 o 全原子高分子，有机分子，蛋白质，DNA o 金属 o 颗粒物质 o 粗粒化介观模型 o 有限尺度球和椭球粒子 o 有限尺度line segment（2d）和三角（3d）粒子 o 偶极粒子 o 硬球粒子 o 以上模型的组合
•dump netcdf
•kspace_modify
•dump
•kspace_style
netcdf/mpiio
•label
•dump vtk
•lattice
•dynamical_matrix •log
•echo
•mass
•fix
•message
•fix_modify
《分子模拟教程》课件
通过模拟分子的运动，研究分子在不同组态下的性质和行为。
2 蒙特卡洛模拟
使用随机抽样和统计方法，模拟分子在不同条件下的状态和性质。
3 量子化学计算
基于量子力学的数值计算方法，研究分子的结构和能量。
分子模拟在材料科学中的应用
材料设计
通过模拟分子的结构和性质，优化材料的性能和功能，加速新材料的研发。
《分子模拟教程》PPT课 件
本课件介绍了《分子模拟教程》的目的和内容，以及分子模拟在不同领域的 应用。
分子模拟的定义
分子模拟是利用计算机模拟分子和材料的行为和性质的过程。它可以帮助我们深入了解分子的结构、动 力学和相互作用。
分子模拟的基本原理
分子模拟基于物理和化学的基本原理，使用数值方法对分子进行模拟，考虑分子之间的相互作用和运动 规律。
界面和表面研究
模拟分子在材料表面和界面上的相互作用，深入了解材料的表面性质和反应过程。
电子器件模拟
通过分子模拟，优化电子器件的结构和性能，提高器件的效率和稳定性。
分子模拟在生物科学中的应用
蛋白质折叠
模拟蛋白质的折叠过程，揭示 其结构和功能之间的关系。
药物研发
通过分子模拟，筛选和设计新 药物，加速药物研发的过程。
细胞膜相互作用
研究分子在细胞膜上的相互作 用，理解细胞过程的基本机制。
结论和总结
分子模拟是一项重要的科学工具，可以帮助我们深入了解分子和材料的行为 和性质，推动科学研究和工程应用的发展。
第五讲分子动力学模拟的Lammps实现讲课教案
Lammps计算输入文件
• # create geometry创建初始几何构形
• Lattice hex 0.93 • #指定晶格类型（二维hex）和晶格常数 • Region box block 0 100 0 40 -0.25 0.25 • #定义一个区域 • create_box 5 box • #在指定区域建立一个simulation box,5表示原子类型的种类数 • create_atoms 1 box • #在simulation box中创建类型为1的原子（原子位置初始化）
• #定义左上、左下原子组（便于指定裂纹的存在）
• set
group leftupper type 2
• set
group leftlower type 3
• set
group lower type 4
• set
group upper type 5
• #指定原子类型（便于指定裂纹的存在）
Lammps计算输入文件
Lammps计算输入文件
• region
leftupper block INF 20 20 INF INF INF
• region
leftlower block INF 20 INF 20 INF INF
• group
leftupper region leftupper
• group
leftlower region leftlower
z
u
u
y
x
u
常温30K条件下
金属材料模拟中Lammps的单位
Lammps计算输入文件
• # 3d metal 拉伸模拟 • #模拟条件的初始化 • Units metal • #指定模拟中的单位类型 • boundary s s s • #指定模拟的边界条件 • atom_style atomic • #指定原子类型，原子的属性 • Lattice fcc 3.52 • #指定材料的晶格类型和晶格常数 • region box block -5 5 -5 5 -15 15 • #xlo,xhi,ylo,yhi,zlo,zhi =区域box的上下限 • create_box 1 box • #建立只有1中原子类型的simulation box • create_atoms 1 box • #在simulation box中创建类型为1的原子（原子位置初始化）
lammps 分子模板
lammps 分子模板LAMMPS（大型原子/分子模拟程序）是一款由美国国家能源技术实验室开发的分子动力学模拟软件，可用于模拟凝聚相物质的原子、分子及离子的动力学行为。
LAMMPS有着广泛的应用领域，包括材料科学、化学、生物学及环境科学等领域。
本文将介绍LAMMPS中的分子模板。
LAMMPS中，我们可以通过定义分子模板来创建和操纵分子。
分子模板是一个包含所有原子坐标和其他信息的文件，它描述了分子系统的几何结构以及指定原子类型、键连接等属性。
在LAMMPS中，我们可以利用官方提供的多种分子模板来快速生成分子系统，也可以根据需要自定义分子模板。
在LAMMPS中使用分子模板创建分子系统的步骤如下：1. 定义原子类型在LAMMPS中，原子类型是通过“atom_style”命令来定义的。
通常情况下，原子类型可以表示不同元素或同种元素的不同状态（如离子化程度、价态等）。
在确定原子类型后，我们需要使用“lmp_dat”文件格式中的“Masses”部分来指定每个原子类型的质量。
2. 定义键连接分子模板也需要定义原子之间的键连接信息。
例如，我们可以使用“bond_style”和“angle_style”命令来分别定义化学键和键的角度。
在定义键连接后，需要使用“lmp_dat”文件格式中的“Bond Coeffs”和“Angle Coeffs”部分来指定不同类型的化学键和角度的弹性粘滞性。
3. 导入分子模板在确立好原子类型和键连接等信息后，我们需要将分子模板导入到LAMMPS中。
我们可以使用“read_data”命令，将分子模板转换为LAMMPS可识别的“lmp_dat”文件。
在此过程中需要注意指定模板的单位和数据格式等信息。
4. 设定模拟参数在导入分子模板后，我们需要设定模拟参数以进行后续模拟。
常见的模拟参数包括模拟时间、温度、压强和能量等。
5. 运行模拟在设定好模拟参数后，我们可以使用“run”命令来运行分子动力学模拟。
Lammps与分子动力学及常用软件介绍常用-模拟软件Lammps功能和原理
Lammps计算输入文件
• # create geometry创建初始几何构形
• Lattice hex 0.93 • #指定晶格类型（二维hex）和晶格常数 • Region box block 0 100 0 40 -0.25 0.25 • #定义一个区域 • create_box 5 box • #在指定区域建立一个simulation box,5表示原子类型的种类数 • create_atoms 1 box • #在simulation box中创建类型为1的原子（原子位置初始化）
官方网址：
国内交流论坛：
Lammps的功能
能（features）
一般意义（并行化，可扩充，脚本化输入，接口化编译） 专门意义（能建模原子类型，有什么力场，有那些原子操 作，如何设置系综/边界/约束，积分方法，输出控制，前 后图形处理，以及具有一些什么特色功能）
不能（non-features）
- 非图形化界面，不能自动建立分子结构模型和分配力场参 数，不具有复杂的分析的手段，不能可视化输出结果
DL-POLY 一般性分子模拟软件，界面友好，计算效率高。维护 服务很好。
Materials Studio
LAMMPS 免费 一般性分子模拟软件。 兼容当前大多数的势能模型，编程水平高，计算效率高。可以 模拟软材料和固体物理系统。
Materials Explorer 立足于Windows平台的多功能分子动力学软件。拥有强大的分 子动力学计算及Monte Carlo软件包，是结合应用领域来研究 材料工程的有力工具。Materials Explorer可以用来研究有机物 、高聚物、生物大分子、金属、陶瓷材料、半导体等晶体、非 晶体、溶液，流体，液体和气体相变、膨胀、压缩系数、抗张 强度、缺陷等。Materials Explorer软件中包含2Body，3Body ，EAM，AMBER等63个力场可供用户选择。Materials Explorer软件拥有完美的图形界面，方便使用者操作。
《分子模拟教程》PPT课件_OK
17
GEMC 的配分函数
对于原子系统，位型（构型）的配分函数
Q(N,V1,V2 ,T )
N
V N1 1
(V
V1 ) N N1
复杂流体如：胶体悬浮液、高分子溶液、 表面活性剂溶胶等。
❖ 超临界过程研究中的应用
37
❖ 在多相催化研究中的应用：
➢ 对催化剂进行表征 ➢ 表面吸附与脱附过程及表面性质的模拟 ➢ 催化剂表面反应机理的模拟
38
5.3 介观层次材料的计算机模拟
结构是多层次、多尺度的，并且不仅要研究平衡结构， 还要研究结构随时间的演变。所谓结构，就是粒子在空 间有规律的分布。（胡英院士）
N
exp[U (s N )]
14
Metropolis GCMC algorithm
产生巨正则系综的马尔可夫链的过程涉及到典型的、 三种不同的随机移动：
❖ Attempt to move a particle (just like canonical MC)
❖ Attempt to create a particle ❖ Attempt to delete a particle
19
各种随机移动的概率：
Pmove (m n) min{1, exp[Unm / kT]}
Pvolume (m n) min{1,
change
(V1n ) N1 (V - Vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn ) N-N1 (V1m ) N1 (V - V1m ) N-N1
exp[Unm / kT]}
一份分子动力学模拟资源lammpsMS适合初学者
# 邻近原子
#create geometry
lattice fcc 3.61 fcc，晶格常数3.61A
region box block 0 30 0 3 0 3 方体区域叫box，长30，宽和高是3
create_box 1 box 一个box
create_atoms 1 box 建了一种原子
# 定义晶胞为 #定义一个长 #创建了这样 #在box里创
#dump 1 all custom 1 dump.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5 # 将信息写入dump.atom
dump 1 all custom 1 mmpstrj id xs ys zs c_3
c_4 c_5
min_style sd minimize 1.0e-12 1.0e-12 10000 10000 # 再次能量最小 化
boundary p s s
边界条件,拉
伸方向是周期性，其余是自由边界；如果是薄膜拉
伸则是两个周期性，块体则是三个周期性
units metal
#单位制定义
为metal
atom_style atomic 动
#原子类型自
neighbor 2.0 bin 关的东西
#截断半径相
neigh_modify delay 1 check yes 列表更新速度
energy is $E" fix 1 all nvt 100 0.0001 100 drag 0.2 # nvt 系综，温度由 100K 到0.0001K run 1000 # 运行 1000 步
print "nvt performed, temperature down: $N atoms,
全原子分子动力学模型 lammps
全原子分子动力学模型 lammps全原子分子动力学模型LAMMPS，是一款非常优秀的分子模拟软件。
它是一款免费的并依托开源社区共同开发的分子模拟软件，在学术界和工业界都具有广泛的应用。
LAMMPS包含许多强大的功能和工具，能够模拟分子、多体相互作用、材料能量和温度等方面，是材料科学、化学、生物学等领域研究的重要工具之一。
下面我们来具体了解一下如何使用LAMMPS进行分子模拟。
第一步：软件安装与配置首先，我们需要前往LAMMPS的官方网站进行下载和安装。
下载的版本可以根据自己的需要选择，一般来说最新的版本越稳定也越实用。
安装之后，我们需要配置环境变量，以便在终端或命令行中可以直接使用LAMMPS。
第二步：建立分子模型在使用LAMMPS进行分子模拟之前，我们需要首先建立分子模型。
这可以通过算法或者数据实验等方式实现。
具体来说，我们需要确定分子的数目、类型、位置等信息。
对于这些信息，可通过多种科学方法获取。
我们建立好分子模型之后，需要将其写入到LAMMPS的输入文件中。
输入文件包含了我们的模型、模拟参数、计算方式和输出等信息，是LAMMPS模拟的核心。
第三步：设置模拟参数LAMMPS除了支持模型参数输入外，还提供了一个非常强大的用户交互机制，以便更灵活地控制模型。
在这里，我们可以设置温度、压力、能量、力场、约束等不同的模拟参数。
不同的模型需要根据具体应用需求进行不同参数的调整，比如需要考虑不同的温度、压力等等。
第四步：运行模拟当我们设置好了LAMMPS的输入文件和模拟参数之后，就可以开始利用LAMMPS进行模拟了。
一般来说，我们可以采用命令行操作，以便更精确地控制模拟进程。
模拟完成之后，我们可以根据之前设置的输出选项进行相应的结果分析。
LAMMPS支持多种输出格式，方便进行分析和后续处理。
总结：通过以上步骤，我们可以看到使用LAMMPS进行分子模拟的过程非常清晰和简单。
LAMMPS强大的功能和灵活性，可以帮助我们快速、准确地获取分子的性质和行为，是当今分子模拟研究领域的重要工具之一。
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2. Lammps功能和原理
• Lammps初识 • Lammps的功能 • Lammps的原理 • Lammps的特点 • Lammps的应用
精品课件
Lammps初识
• Lammps程序是一个经典分子动 力学计算程序。全称 Largescale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator
• #定义upper组（便于施加外加速度）
• Group boundary union lower upper
• #定义总边界组
• Group mobile subtract all boundary
•
#定义可动原子组（便于统计温度）
精品课件
Lammps计算输入文件
• region INF
leftupper block INF 20 20 INF INF
• unit
2D or 3D? 默认是3D
• dimension
• newton • processors • boundary
边界条件：周期性边界or自由边界？ 定义你的模拟体系中的原子属性
• atom style • atom modify • atom type
告诉lammps在你的模拟中使用何种力场？ pair_style, bond_style, angle_style, dihedral_style, improper_style
补充内容 Lammps与分子动力学
• 常用模拟软件
• Lammps功能和原理
• 经典范例
精品课件
1. 常用的MD模拟软件
• NAMD：免费
主要针对与生物和化学软材料体系，程序设计水平高， 计算效率高。有很好的分析辅助软件VMD。
• AMBER
主要针对生物体系，也适当兼容一般化学分子。有很好 的内置势能模型，自定义新模型和新分子很方便，有很完 善的维护网站。计算效率不高运算速度慢。
Lammps软件目前的特点
• 从势场角度看：建模软物质（生物分子，聚合物），固态 材料（金属，半导体），以及粗粒子和介观材料。更一般 的说是lammps程序是用来建模原子/介观/连续尺度物质以 及其在热、力学、化学条件下的性质的模拟软件，因此是 系统化方法。
• Lammps程序运行环境：单CPU和多CPU，采用的是消息响应 和模拟域的空间分解并行机制。
• region INF
leftlower block INF 20 INF 20 INF
• group
leftupper region leftupper
• group
leftlower region leftlower
• #定义左上、左下原子组（便于指定裂纹的存在）
• set
group leftupper type 2
• Lammps程序代码共享和模块化设计，具有功能易于扩充的 特性。新版采用C/C++语言书写，周期性发布，以日期为 为准，不断更新一些bug和增加一些功能。脚本语言应用 开发。
• 美国能源部下属的圣地亚国家实验室发布，主要作者： Steve Plimpton, Aidan Thompson, and Paul Crozier
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Lammps的基本原理
编写、输入模拟程序 运行模拟 输出结果 可视化 结果分析
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Lammps输入文件的主要组成部分
• Initialization • Atom definition • 后Se面tt的in两gs个部分可以按照需要多次重复。 • Run a simulation
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• 网上邮件组可以解决和及时交流
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Lammps软件入门
• 明确自己的问题和方向，选择正确的工具
– 要做的是什么问题，属于物理，化学，力学，材料，还是都有？ 能否具体到希望要作出什么结果？实验和理论上是否有相似的研 究？再看问题是否适合lammps程序？是否有别的程序可以替代选 择或者联合选择？
• 不能（non-features）
- 非图形化界面，不能自动建立分子结构模型和分配力场 参数，不具有复杂的分析的手段，不能可视化输出结果
- 补救：Pizza.py 工具包，用于建模和分析以及可视化， 但是功能不够强大。
- 必须一些其他前后处理软件（几何建模，物理建模，可视 化分析）结合使用，接口方法。
• #间隔多少载荷步重新形成近邻表 精品课件
Lammps计算输入文件
• # create geometry创建初始几何构形
• Lattice hex 0.93 • #指定晶格类型（二维hex）和晶格常数 • Region box block 0 100 0 40 -0.25 0.25 • #定义一个区域 • create_box 5 box • #在指定区域建立一个simulation box,5表示原子类型的种类数 • create_atoms 1 box • #在simulation box中创建类型为1的原子（原子位置初始化）
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LammБайду номын сангаасs软件的应用
• 应用步骤—程序安装
– 安装平台环境（考虑不同的操作系统，是否并行计算） – 简单易行的安装
• Windows下：命令行执行方式 • Linux下：编译选择项 • 几个关键点：编译器的选择；并行库的位置，相关库的位置
• 应用步骤--实例学习
– 输入脚本格式书写：3-1节内容，积木式搭建 – 分块命令学习方法：
• set
group leftlower type 3
• set
group lower type 4
• set
group upper type 5
• #指定原子类型（便于指定裂纹的存在） 精品课件
Lammps计算输入文件
• # initial velocities初始化速度 • compute new mobile temp • #定义温度的计算（可动区域内统计平均） • compute new2 mobile stress/atom • #定义原子应力的计算（整个区域） • Velocity mobile create 0.01 887723 temp new • #按指定的温度（0.01）计算方法，初始化原子的速度 • Velocity upper set 0.0 0.3 0.0 • #upper原子组y方向的速度为0.3 • Velocity mobile ramp vy 0.0 0.3 y 1.25 38.75 sum yes • #mobile原子的速初始度从0到0.3线性变化 • # fixes施加约束 • fix 1 all nve • #nve系综的积分算法 • fix 2 boundary setforce NULL 0.0 0.0 • #边界boundary上力条件，钢化原子，便于加载！！
• # define groups（便于加载）
• Region 1 block INF INF INF 1.25 INF INF
• Group lower region 1
• #定义lower组（便于施加外加速度）
• Region 2 block INF INF 38.75 INF INF INF
• Group upper region 2
过程模型构建：Fix：is any operation that is applied to the system during timestepping or minimization. Examples include updating of atom positions and velocities due to time integration, controlling temperature, applying constraint forces to atoms, enforcing boundary conditions, computing diagnostics, etc. 输出模型构建：compute过程计算量，热力学输出量（全局量），局部表征量（单 个原子、组原子）
几何模型构建：atom_style, boundary, dimension，units create_atoms, create_box, lattice, read_data, read_restart, region, replicate 物理模型构建：angle_coeff, angle_style, bond_coeff, bond_style, dielectric, dihedral_coeff
• 官方网址： /
• 国内交流论坛：
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Lammps的功能
• 能（features）
– 一般意义（并行化，可扩充，脚本化输入，接口化编译） – 专门意义（能建模原子类型，有什么力场，有那些原子操
作，如何设置系综/边界/约束，积分方法，输出控制，前 后图形处理，以及具有一些什么特色功能）
• 命令学习（工具体现）
– 命令名称：基本上告诉你意义
– 书写格式：脚本语言的特色
– 格式选项说明：严格遵守，最好理解含义
– 范例书写：有助于自己写脚本
– 注意事项：特别的地方
– 相关命令：命令分类学习，比如输入有那些方式，势函数定
义有哪几类？
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Lammps常见命令
选择单位系统，L-J、real、metal
分子动力学计算及Monte Carlo软件包，是结合应用领域来研 究材料工程的有力工具。Materials Explorer可以用来研究有 机物、高聚物、生物大分子、金属、陶瓷材料、半导体等晶体 、非晶体、溶液，流体，液体和气体相变、膨胀、压缩系数、 抗张强度、缺陷等。Materials Explorer软件中包含2Body， 3Body ， EAM ， AMBER 等 63 个 力 场 可 供 用 户 选 择 。 Materials Explorer软件拥有完美的图形界面，方便使用者操作。