一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
lammps msd 单位 -回复
lammps msd 单位-回复LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) 是一种优秀的分子动力学模拟软件，可用于模拟材料的不同性质和行为。
在分子动力学模拟中，一个重要的参数是Mean Squared Displacement (MSD)（均方位移），它用于描述原子或分子在一定时间范围内的位移，进而提供有关材料物理特性的重要信息。
首先，让我们了解一下MSD 的单位。
在LAMMPS 中，默认长度单位是埃（Angstrom），时间单位是飞秒（femtosecond）。
所以，MSD 的单位是埃的平方（Angstrom squared，简写为"A^2"）。
接下来，我们将逐步介绍如何使用LAMMPS 计算和分析MSD。
第一步，准备LAMMPS 输入文件：要进行MSD 计算，首先需要准备一个输入文件（例如：input.in）来描述模拟系统和模拟参数。
该文件应包括分子结构的定义、原子的势能和相互作用以及模拟的时间范围和步长。
第二步，运行LAMMPS 模拟：打开命令行界面，导航到包含输入文件和相关数据的目录，并运行LAMMPS：lmp_serial -in input.in或者如果你的计算机支持并行计算：lmp_mpi -in input.inLAMMPS 将使用输入文件中的设置和参数自动运行模拟，并计算原子的位置和速度。
第三步，分析模拟结果：完成模拟后，将生成一个或多个轨迹文件，其中包含每个原子的位置和速度信息。
在LAMMPS 中，最常见的轨迹文件格式是随时间变化的XYZ 文件。
使用一种分析工具（如Python 或Matlab）打开轨迹文件，并计算MSD。
MSD 的计算公式如下：MSD(t) = 1/N * Σ[i=1,N] (r(i,t) - r(i,0))^2其中，MSD(t) 是时间t 的MSD，N 是原子数量，r(i,t) 是原子i 在时间t 的位置，r(i,0) 是原子i 的初始位置。
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
vasp与lammps学习资料2020年
LAMMPS分子动力学模拟技术与应用课程内容一、LAMMPS基础1分子动力学模拟入门理论——掌握lammps的in文件中各命令的意义1.1系综理论1.2主要算法介绍1.3积分步长的选取1.4温度和压力控制1.5周期性边界条件1.6分子动力学模拟流程二、LAMMPS入门学习2LAMMPS入门操作基础2.1Linux命令入门基础——熟练掌握LAMMPS所用的Linux命令2.2LAMMPS中一些安装包的介绍——为以后创建自己体系进行选择性安装2.3LAMMPS的linux版串行和并行及GPU版编译安装——掌握LAMMPS的编译方法，针对自己体系编译可执行文件。
2.4LAMMPS的in文件结构格式、基本语法及常用命令讲解、data文件格式。
2.5LAMMPS实例讲解。
实例操作：在linux系统编译安装自己的LAMMPS可执行程序。
三、LAMMPS进阶学习MMPS各种参数计算3.1颗粒模拟3.2可视化快照3.3弹性常数模拟3.4计算热导率3.5计算粘度3.6计算均方位移3.7计算径向分布函数3.8计算扩散系数3.9计算能量数据3.10Lammps常见错误及解决途径实例操作：学员结合自己的科研方向，选择运行契合自己研究方向的例子四、Lammps的建模4LAMMPS建模——掌握基本操作流程4.1掌握lattice命令建立晶体模型4.2Packmol建模语法学习及实操4.3Material Studio建模学习及实操4.4VMD建模学习及实操实例操作：把上述实操模型转换成lammps的data文件五、从examples的简单例子，到完成自己的科研课题5通过examples中的例子，理解要模拟对象的物理意义5.1运行examples\flow到建立水分子在石墨烯片层(碳纳米管)内的流动模拟5.2运行examples\shear到石墨烯力学性质模拟5.3运行examples\friction到金属/合金的摩擦模拟5.4特殊结构的模拟建模（C60系列模型）实例操作：学员探索由简单例子到自己科研课题的模拟过程六、环氧树脂在二氧化硅表面吸附建模(CVFF力场)6环氧树脂在二氧化硅表面吸附吸能的影响模拟过程6.1创建构型文件6.2建立输入脚本6.3运行能量最小化及体系的预松弛6.4压缩盒子达到指定的密度（针对不同研究体系掌握压缩方法的不同，并掌握判断方法和依据）6.5模拟步骤：包括能量最小化-NVT 平衡-NPT 平衡-对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。
关于分子动力学模拟的实验手册
一、实验名称：分子动力学模拟二、实验目的：利用分子动力学理论方法对研究的体系和问题进行理论数值模拟，为实验提供理论参考。
三、实验要求:1.学习并掌握分子动力学的基本理论内容2.掌握嵌入原子理论的主要内容3.对Linux操作系统有足够熟悉的使用经验4.学会分子动力学软件——Lammps的使用方法5.掌握Materials studio的模型搭建方法6.了解VMD的相关操作四、实验相关环境及软件：1.Linux操作系统：一种自由和开放源码的类操作系统，以高效性和灵活性著称，具有多任务、多用户的能力mmps分子模拟软件：即Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator，主要用于分子动力学相关的一些计算和模拟工作，一般来讲，分子动力学所涉及到的领域，LAMMPS代码也都涉及到了。
3.Materials studio：专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC 上的模拟软件，可以帮助解决化学、材料工业中的一系列重要问题。
4.VMD: 一个分子可视化程序，采用3D图形以及内置脚本来对大型生物分子系统进行显示、制成动画以及分析等操作。
五、实验原理：分子动力学（MD）模拟就是用计算机方法表示统计力学，作为实验的一个辅助手段，MD模拟用来研究不能用解析方法来解决的经典多体体系的平衡性质和传递性质，是搭接理论和实验的一个桥梁。
MD方法是一种定性方法，是按照该体系内部的内禀动力学规律来确定位移的转变，追踪系综中每个粒子的个体运动，然后根据统计物理规律给出微观量与宏观量的关系来研究材料性能的一种方法。
目前，该技术已成功地应用于研究晶格畸变，晶粒生长，拉应力-应变关系，蠕变行为，扩散，沉积等。
MD模拟与真实实验在许多方面非常相似，当做一个真实实验时，需要以下步骤: 准备试样; 将试样放在测试仪器中进行测量; 分析测量的结果。
而MD模拟应遵从同样方法: 首先准备试样，即建立一个由 N个粒子组成的模型体系; 将试样放入测试仪器中测量，解N个粒子组成的体系模型的牛顿运动方程，直至平衡; 平衡后，进行材料性质的计算; 最后，进行测量结果的分析，对模拟结果进行分析。
计算机代码LAMMS手册中文解析
Tinker
CHARMM,AMBER,NAMD,NWCHEM,Tinker是专们用于模拟生物分子的;
二、开始
本部分主要描述如何创建和运行LAMMPS;
1．在LAMMPS发行包理含有：
README
LICENSE
Bench：测式任务
Doc：文本
Examples：简单的测试任务
Potentials：嵌入原子方法与力场文件
Make makelist
Make–f linux
Gmake–f mac
2当你使用低水平的makefile时,可能由于对机器的设置不正确,会导致一些错误;假如你的平台叫“foo”,的话,你将要在MAKE目录中创建一个;使用任何一个与你机器相近的文件作为开始总是一个不错的选择;
3如你在链接的时候出现库丢失或少了依赖关系的话,可能是由于：
各种附加边界条件和约束
积分器：
Velocity-verlet积分器
Brown积分器
rRESPA继承时间延化积分器
刚体积分器
共轭梯度或最束下降算法能量最小化器
输出：
命令：dump, restart
热力学信息日志
原子坐标,速度和其它原子量信息的文本dump文件
二进制重启文件
各原子量包括：能量,压力,中心对称参数,CAN等
粗粒化作用势：DPD, GayBerne, Resquared, Colloidal, DLVO
最新LAMMPS软件与分子模拟的实现精品课件
第十七页，共44页。
Lammps计算(jìsuàn)输入文件
函数定义有哪几类？
第十二页，共44页。
Lammps常见(chánɡ jiàn)命令
• unit • dimension • newton • processors • boundary • atom style • atom modify • atom type
选择(xuǎnzé)单位系统，L-J、real、metal 2D or 3D? 默认(mòrèn)是3D
第三页，共44页。
• 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(yètǐ)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。
运行(yùnxíng)模拟
输出结果 可视化 结果(jiē guǒ)分析
lammps
后面的两个部分可以按照需要多次重复
(1) Initialization 在模拟体系定义之前, 一些参数必须要被设置. 相关的命令 有:units, dimension, newton, processors, boundary, atom_style, atom_modify. units: 选择单位系统, lammps提供了lj、real、metal三种单位系 统 dimension: 2d模拟还是3d模拟, 默认是3d boundary: 边界条件：周期性边界or自由边界 atom_style: 定义模拟体系中的原子属性, 注意这个style要区分 后面设置力场参数时命令里提到的atom type
Lammps是一个经典分子动力学代码 能够模拟三种状态中的全部颗粒，通 过使用各种力场和边界条件也能模拟 原子的、聚合的、生物的、金属的、 颗粒的和粗精度系统。
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。
③ 已经设置好的原子可以用replicate命令复制以生成一个更大 规模的模拟体系.
(3)Settings 原子和分子的拓扑信息定义好后, 要制定一系列的设置: 力场系 数、模拟参数、输出选项 等等. 力场系数可以通过这些命令定义: pair_coeff, bond_coeff, angle_coeff, dihedral_coeff, improper_coeff, kspace_style, dielectric, special_bonds. 其实力场系数也可以在data文件中制定. 各种模拟参数由这些命令设置: neighbor, neigh_modify, group, timestep, reset_timestep, run_style, min_style, min_modify. fix命令是lammps中很重要的一个命令, 它包括很多子命令, 可以 施加一系列的边界条件、时间积分、诊断选项等等. 模拟过程中通过下面的命令制定lammps进行各种计算: compute, compute_modify, variable. 输出选项由thermo, dump, restart命令设置.
lammps最常用的数值方法
lammps最常用的数值方法LAMMPS最常用的数值方法引言LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种广泛应用于分子力学模拟的开源软件。
在LAMMPS 中，数值方法是模拟的核心。
本文将详细介绍LAMMPS中最常用的数值方法。
分子力学模拟基础分子力学模拟基于牛顿力学，通过数值方法模拟原子或分子之间的相互作用。
这些相互作用力可以通过势函数表示。
以下是LAMMPS中常见的数值方法：分子动力学（Molecular Dynamics, MD）MD是一种经典的分子力学模拟方法，通过求解牛顿方程模拟粒子在力场中的运动。
MD方法具有高计算效率和适用于长时间尺度模拟等优点。
以下是LAMMPS中常用的MD方法：•Velocity-Verlet算法：Velocity-Verlet算法是MD 中最常用的积分算法之一。
它根据粒子的速度和加速度迭代更新粒子的位置和速度。
•NVE集团法：这种方法可以保证系统的粒子数（N）、体积（V）和能量（E）不变。
通过在数值积分过程中固定这些变量，可以模拟封闭系统的动力学性质。
蒙特卡罗（Monte Carlo, MC）MC方法通过随机选择和更新粒子的状态，在相空间中搜索最稳定或最佳结构。
MC方法常用于研究温度等参数对系统性质的影响。
以下是LAMMPS中常用的MC方法：•Metropolis算法：Metropolis算法是MC模拟中最常用的一种方法，通过接受或拒绝状态转移来模拟系统的平衡状态。
•其他MC算法：LAMMPS还提供了各种其他MC算法，包括重粒子MC、聚集体MC等。
束缚动力学（Brownian Dynamics, BD）BD方法模拟粒子在溶液中受到的随机力和耗散力的作用下的运动。
它常用于模拟细胞、胶体、高聚物等系统。
以下是LAMMPS中常见的BD 方法：•Langevin算法：Langevin算法模拟系统受到的随机力和耗散力。
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#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
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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
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一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者
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H2O练习
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分子动力学方法工作框图
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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,
lammps分子动力学程序 海藻酸钠交联
lammps分子动力学程序海藻酸钠交联LAMMPS（大型原子/分子蒙特卡洛模拟程序）是一种用于原子分子动力学模拟的通用软件包。
它能模拟各种复杂的系统，包括固体、液体和生物分子等。
在LAMMPS中，可以使用强大的分子力场模拟不同体系的行为，从而研究材料的性质和行为。
海藻酸钠（Sodium alginate）是一种天然聚合物，通常从褐藻类中提取。
它具有生物相容性、可生物降解性和水溶性等特点，因此被广泛应用于生物医学、食品、纺织品等领域。
在海藻酸钠中，引入交联剂可以增加其稳定性和机械强度。
LAMMPS可以用于模拟和研究海藻酸钠交联体系的性质和行为。
海藻酸钠分子在LAMMPS中可以用分子力场描述。
分子力场是一种经验力场，通过建立描述原子间非键作用的参数来计算分子的能量和力。
具体地，可以使用力场类型如OPLS（optimized potentials for liquid simulations）或CHARMM（Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics）来模拟海藻酸钠分子。
这些力场描述了原子间的键和非键作用，使得分子在模拟过程中可以产生真实的动力学行为。
在建立分子模型之后，可以使用LAMMPS进行分子动力学模拟。
分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律的模拟方法，通过计算原子的位置和速度来模拟物质的运动和行为。
在模拟中，可以定义不同的温度、压力和时间步长等参数，以模拟系统在不同条件下的行为。
对于海藻酸钠交联体系，可以使用LAMMPS模拟其聚集行为、耐力和稳定性等。
通过改变交联剂的密度和种类，可以研究交联体系的特性。
此外，LAMMPS还可以模拟海藻酸钠在不同溶剂中的行为，以研究其溶解度和吸湿性等性质。
此外，LAMMPS还提供了丰富的输出和分析功能，以帮助研究人员理解模拟结果。
可以通过输出文件获取各个原子的位置、速度和能量等信息。
可以使用内置的分析工具对这些数据进行处理和分析，以得出关于海藻酸钠交联体系的结构和性质的信息。
（完整版）LAMMPS手册学习.doc
（完整版）LAMMPS手册学习.docLAMMPS手册学习一、简介本部分大至介绍了LAMMPS的一些功能和缺陷。
1．什么时LAMMPS?LAMMPS是一个经典的分子动力学代码，他可以模拟液体中的粒子，固体和汽体的系综。
他可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子，聚合物，生物，金属，粒状和粗料化体系。
LAMMPS可以计算的体系小至几个粒子，大到上百万甚至是上亿个粒子。
LAMMPS可以在单个处理器的台式机和笔记本本上运行且有较高的计算效率，但是它是专门为并行计算机设计的。
他可以在任何一个按装了C++编译器和MPI的平台上运算，这其中当然包括分布式和共享式并行机和Beowulf型的集群机。
LAMMPS是一可以修改和扩展的计算程序，比如，可以加上一些新的力场，原子模型，边界条件和诊断功能等。
通常意义上来讲，LAMMPS是根据不同的边界条件和初始条件对通过短程和长程力相互作用的分子，原子和宏观粒子集合对它们的牛顿运动方程进行积分。
高效率计算的LAMMPS通过采用相邻清单来跟踪他们邻近的粒子。
这些清单是根据粒子间的短程互拆力的大小进行优化过的，目的是防止局部粒子密度过高。
在并行机上，LAMMPS采用的是空间分解技术来分配模拟的区域，把整个模拟空间分成较小的三维小空间，其中每一个小空间可以分配在一个处理器上。
各个处理器之间相互通信并且存储每一个小空间边界上的”ghost”原子的信息。
LAMMPS(并行情况)在模拟3维矩行盒子并且具有近均一密度的体系时效率最高。
2．LAMMPS的功能总体功能：可以串行和并行计算分布式MPI策略模拟空间的分解并行机制开源高移植性C++语言编写MPI和单处理器串行FFT的可选性（自定义）可以方便的为之扩展上新特征和功能只需一个输入脚本就可运行有定义和使用变量和方程完备语法规则在运行过程中循环的控制都有严格的规则只要一个输入脚本试就可以同时实现一个或多个模拟任务粒子和模拟的类型：（atom style命令）原子粗粒化粒子全原子聚合物，有机分子，蛋白质，DNA联合原子聚合物或有机分子金属粒子材料粗粒化介观模型延伸球形与椭圆形粒子点偶极粒子刚性粒子所有上面的杂化类型力场：（命令：pair style, bond style, angle style, dihedral style, improper style, kspace style）对相互作用势：L-J, Buckingham, Morse, Yukawa, soft, class2(COMPASS), tabulated.带点对相互作用势：Coulombic, point-dipole.多体作用势：EAM, Finnis/Sinclair EAM, modified EAM(MEAM), Stillinger-Weber, Tersoff, AIREBO, ReaxFF 粗粒化作用势：DPD, GayBerne, Resquared, Colloidal, DLVO介观作用势：granular, Peridynamics键势能：harmonic, FENE, Morse, nonlinear, class2, quartic键角势能：harmonic, CHARMM, cosine, cosine/squared, class2(COMPASS)二面角势能：harmonic, CHARMM, multi-harmonic, helix, OPLS, class2(COMPASS) 不合理势能：harmonic, CVFF, class2(COMPASS)聚合物势能：all-atom, united-atom, bead-spring, breakable 水势能：TIP3P，TIP4P，SPC隐式溶剂势能：hydrodynamic lubrication, Debye长程库伦与分散：Ewald, PPPM, Ewald/N(针对长程L-J作用)可以有与普适化力场如CHARMM，AMBER，OPLS，GROMACS相兼容的力场可以采用GPU加速的成对类型杂化势能函数：multiple pair, bond, angle, dihedral, improper potentials(多对势能处于更高的优先级)原子创建：（命令：read_data, lattice, create-atoms, delete-atoms, displace-atoms, replicate）从文件中读入各个原子的坐标在一个或多个晶格中创建原子删除几何或逻辑原子基团复制已存在的原子多次替换原子系综，约束条件，边界条件：（命令：fix）二维和三维体系正角或非正角模拟空间常NVE，NVT，NPT，NPH积分器原子基团与几何区域可选择不同的温度控制器有Nose/Hoover和Berendsen压力控制器来控制体系的压力（任一维度上）模拟合子的变形（扭曲与剪切）简谐（unbrella）束缚力刚体约束摇摆键与键角约束各种边界环境非平行太分子动力学NEMD各种附加边界条件和约束积分器：Velocity-verlet积分器Brown积分器rRESPA继承时间延化积分器刚体积分器共轭梯度或最束下降算法能量最小化器输出：（命令：dump, restart）热力学信息日志原子坐标，速度和其它原子量信息的文本dump文件二进制重启文件各原子量包括：能量，压力，中心对称参数，CAN等用户自定义系统宽度或各原子的计算信息每个原子的时间与空间平均系统宽量的时间平均原子图像，XYZ，XTC，DCD，CFG格式数据的前处理与后处理：包里提供了一系列的前处理与后处理工具另外，可以使用独立发行的工具组pizza.py, 它可以进行LAMMPS模拟的设置，分析，作图和可视化工作。
LAMMPS手册-中文版讲解
LAMMPS手册-中文版讲解LAMMPS手册-中文解析一、简介本部分大至介绍了LAMMPS的一些功能和缺陷。
1．什么是LAMMPS?LAMMPS是一个经典的分子动力学代码，他可以模拟液体中的粒子，固体和汽体的系综。
他可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子，聚合物，生物，金属，粒状和粗料化体系。
LAMMPS可以计算的体系小至几个粒子，大到上百万甚至是上亿个粒子。
LAMMPS可以在单个处理器的台式机和笔记本本上运行且有较高的计算效率，但是它是专门为并行计算机设计的。
他可以在任何一个按装了C++编译器和MPI 的平台上运算，这其中当然包括分布式和共享式并行机和Beowulf型的集群机。
LAMMPS是一可以修改和扩展的计算程序，比如，可以加上一些新的力场，原子模型，边界条件和诊断功能等。
通常意义上来讲，LAMMPS是根据不同的边界条件和初始条件对通过短程和长程力相互作用的分子，原子和宏观粒子集合对它们的牛顿运动方程进行积分。
高效率计算的LAMMPS通过采用相邻清单来跟踪他们邻近的粒子。
这些清单是根据粒子间的短程互拆力的大小进行优化过的，目的是防止局部粒子密度过高。
在并行机上，LAMMPS采用的是空间分解技术来分配模拟的区域，把整个模拟空间分成较小的三维小空间，其中每一个小空间可以分配在一个处理器上。
各个处理器之间相互通信并且存储每一个小空间边界上的”ghost”原子的信息。
LAMMPS(并行情况)在模拟3维矩行盒子并且具有近均一密度的体系时效率最高。
2．LAMMPS的功能总体功能：可以串行和并行计算分布式MPI策略模拟空间的分解并行机制开源高移植性C++语言编写MPI和单处理器串行FFT的可选性（自定义）可以方便的为之扩展上新特征和功能只需一个输入脚本就可运行有定义和使用变量和方程完备语法规则在运行过程中循环的控制都有严格的规则只要一个输入脚本试就可以同时实现一个或多个模拟任务粒子和模拟的类型：（atom style命令）原子粗粒化粒子DNA 全原子聚合物，有机分子，蛋白质，联合原子聚合物或有机分子金属粒子材料粗粒化介观模型延伸球形与椭圆形粒子点偶极粒子刚性粒子所有上面的杂化类型力场：）（命令：pair style, bond style, angle style, dihedral style, improper style, kspace style, tabulated.class2(COMPASS)L-J, Buckingham, Morse, Yukawa, soft, 对相互作用势：Coulombic, point-dipole.带点对相互作用势：Stillinger-Weber, modified EAM(MEAM), EAM, 多体作用势：Finnis/Sinclair EAM,Tersoff, AIREBO, ReaxFFDPD, GayBerne, Resquared, Colloidal, DLVO 粗粒化作用势：granular, Peridynamics介观作用势：harmonic, FENE, Morse, nonlinear, class2, quartic键势能：harmonic, CHARMM, cosine, cosine/squared, class2(COMPASS) 键角势能：harmonic, CHARMM, multi-harmonic, helix, OPLS, class2(COMPASS) 二面角势能：harmonic, CVFF, class2(COMPASS) 不合理势能：all-atom, united-atom, bead-spring, breakable 聚合物势能：水势能：TIP3P，TIP4P，SPC隐式溶剂势能：hydrodynamic lubrication, Debye长程库伦与分散：Ewald, PPPM, Ewald/N(针对长程L-J作用)可以有与普适化力场如CHARMM，AMBER，OPLS，GROMACS相兼容的力场可以采用GPU加速的成对类型杂化势能函数：multiple pair, bond, angle, dihedral, improper potentials(多对势能处于更高的优先级)原子创建：（命令：read_data, lattice, create-atoms, delete-atoms, displace-atoms, replicate）从文件中读入各个原子的坐标在一个或多个晶格中创建原子．删除几何或逻辑原子基团复制已存在的原子多次替换原子系综，约束条件，边界条件：（命令：fix）二维和三维体系正角或非正角模拟空间常NVE，NVT，NPT，NPH积分器原子基团与几何区域可选择不同的温度控制器有Nose/Hoover和Berendsen压力控制器来控制体系的压力（任一维度上）模拟合子的变形（扭曲与剪切）简谐（unbrella）束缚力刚体约束摇摆键与键角约束各种边界环境非平行太分子动力学NEMD各种附加边界条件和约束积分器：Velocity-verlet积分器Brown积分器rRESPA继承时间延化积分器刚体积分器共轭梯度或最束下降算法能量最小化器输出：（命令：dump, restart）热力学信息日志原子坐标，速度和其它原子量信息的文本dump文件二进制重启文件各原子量包括：能量，压力，中心对称参数，CAN等用户自定义系统宽度或各原子的计算信息每个原子的时间与空间平均系统宽量的时间平均原子图像，XYZ，XTC，DCD，CFG格式数据的前处理与后处理：包里提供了一系列的前处理与后处理工具模拟的设置，分LAMMPS它可以进行pizza.py, 另外，可以使用独立发行的工具组．析，作图和可视化工作。
(完整word版)lammps初学者in文件中文解析
Lammps初学者——in文件中文解析（1）初始化Units：Units命令是用来设定模拟的原子类型。
Units style（lammps现在提供的有style=LJ、real、metal、si、cgs、electron）LJ是硬球模型Real是真实的原子模型Metal是金属原子模型Si是硅（半导体）原子模型CgsElectron是电子模型Dimension：Dimension命令是用来定义模拟的维度，默认情况为三维。
Dimension N （N=2，3）Boundary：Boundary命令是用来设定模拟的边界条件。
Boundary x y z （x，y，z=p，s，f，m四种类型中的一种或者两种）P是周期性边界条件S是自由边界条件（但是具有收缩性）F是固定边界条件M是具有最小值的自由边界条件（但是具有收缩性）Atom-style：Atom-style定义了模拟体系中的原子属性。
Delete-atoms：Pair-style：Pair-style定义了相互作用力场类型，即势函数。
（2）原子定义1、Read-data/read-restart：Read-data或read-restart为从data或restart文件中读取内容来定义原子。
2、Lattice：lattice是用来原子类型构建模型晶格结构。
Lattice style scale keyword values...Style表示点阵类型，点阵类型有none、sc、bcc、fcc、hcp、diamond、sq、sq2、hex、custom。
Scale表示构建的点阵类型的单位长度Keyword表示后面可以追加0个或者多个关键字，关键字有origin、orient、spacing、a1、a2、a3、basis。
各关键字意思为：Region：Create-box：Create-box命令用于在region box命令指定的区域内创建一个模拟的盒子。
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）
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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）
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。
lammps 蛋白结构
lammps 蛋白结构LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一种用于模拟分子动力学的软件，可以模拟多种材料的行为，包括蛋白质结构。
蛋白质是生物体内重要的分子，具有复杂的结构和功能。
通过使用LAMMPS软件，可以深入研究蛋白质的结构和行为，为生物科学的发展做出贡献。
蛋白质是生命体中最重要的分子之一，它们在细胞的结构和功能中起着关键作用。
蛋白质的结构是由氨基酸组成的，通过不同的氨基酸序列和折叠方式形成不同的结构。
了解蛋白质的结构对于理解其功能和相互作用至关重要。
LAMMPS是一种基于分子动力学原理的软件，可以模拟原子和分子之间的相互作用力，从而模拟材料的行为。
对于蛋白质结构的模拟，LAMMPS可以通过模拟蛋白质中的原子和分子的运动来研究其构象和动力学行为。
蛋白质的结构可以分为四个层次：主要结构、二级结构、三级结构和四级结构。
主要结构指的是蛋白质中的氨基酸序列，由20种不同的氨基酸组成。
二级结构是指蛋白质中的α螺旋和β折叠等特定的结构模式。
三级结构是指蛋白质中不同二级结构之间的相对排列方式。
四级结构是指由多个蛋白质链相互作用形成的复合物。
通过LAMMPS软件可以模拟蛋白质的二级结构和三级结构的形成过程。
例如，可以模拟蛋白质中的氨基酸序列如何折叠成特定的二级结构，或者模拟蛋白质中不同二级结构之间的相互作用。
这些模拟结果可以帮助科学家们更好地理解蛋白质的结构和功能。
LAMMPS还可以模拟蛋白质在不同环境条件下的行为。
例如，可以模拟蛋白质在溶液中的运动和相互作用。
这些模拟结果可以帮助科学家们了解蛋白质在不同环境下的稳定性和反应性，从而有助于设计新的蛋白质药物或者改善现有的药物。
除了蛋白质的结构和行为，LAMMPS还可以模拟其他生物分子和材料的行为。
例如，可以模拟DNA分子的结构和双链解开过程，或者模拟纳米材料的力学性质。
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print "nvt performed, temperature down: $N atoms,
total energy is $E" compute 3 all pe/atom # 计算每个原子的势能 compute 4 all ke/atom # 计算每个原子的动能 compute 5 all coord/atom 3.0 # 计算每个原子的近邻原 子数
energy is $E" fix 1 all nvt 100 100 100 drag 0.2 # nvt 系综，原子数、 体积和温度保持不变;T=100K timestep 0.005 # 步长 0.005fs run 1000 # 运行 1000 步
print "nvt performed, temperature up: $N atoms, total
mass 1 63.546
#定义这种原
子的质量是63.546
# potentials
pair_style eam 数是EAM
pair_coeff * * Cu_u3.eam 的参数在此文件里
# 定义势函 #势所需要
#define groups
region 1 block INF 1 INF INF INF INF 义了一个叫1的区域
.
1、建模练习
软件materials stuidio 5.5 Fe晶体练习
.
.
H2O练习
.
.
Fe-H2O-Fe 练习
.
1、建模练习
软件lammps编程
units metal # 单位为lammps 中的metel 类型 boundary p p p # 周期性边界条件 atom_style atomic # 原子模式 lattice fcc 3.61 # Cu 的晶格常数3.61 region box block 0 4 0 4 0 4 # x,y,z 各方向上 的晶胞重复单元数，也即区域大小 create_box 1 box # 将上述区域指定为模拟的 盒子 create_atoms 1 box # 将原子按晶格填满盒子 pair_style eam # 选取 Cu 的EAM 势作为模型 pair_coeff * * Cu_u3.eam # EAM 势文件名称 run 0 # 运行0 步，仅为启动lammps 的热力学 数据计算 variable E equal pe # 定义变量 E 为系统总势 能 variable N equal atoms # 定义变量 N 为系统 总原子数
group left region 1 义此区域里的原子叫left
region 2 block 29 INF INF INF INF INF 定义了一个叫2的区域
group right region 2 义此区域里的原子叫right
group boundary union left right 义left+ right = boundary
.
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_mo Nhomakorabeaify 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
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
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,
group mobile subtract all left 义mobile= all - left
#定 #定
# #定 #定 #定
# initialvelocities
velocity left set 0.0 0.0 0.0
分子动力学模拟：金属晶体建模与计算 模拟
作者：ECJTU MingMu
0、分子动力学介绍 1、建模练习 2、编程练习 3、结果分析
.
0、分子动力学介绍
分子动力学的原理&步骤
原理：多体问题的严格求解，需要建立并求解体系
的薛定谔方程，根据波恩-奥本海默近似，原子核 的运动可以用经典动力学方法处理
薛定谔方程
#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
牛顿运动方程（简化计算）
步骤
建立一个由N 个粒子（分子）组成的模型体系
解N 个粒子（分子）组成的模型体系的牛顿运动方程直至平 衡
平衡后，进行材料性能的计算，对模拟结果进行分析
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分子动力学方法工作框图
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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