Lammps与分子动力学及常用软件介绍常用-模拟软件Lammps功能与原理
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学习一点分子动力学基础
物理学基础：原子论，量子论，简单的数学 材料学基础：结构化材料，晶体理论 统计力学基础：热力学知识，统计分布 专业基础：热流热导分析，应力分析，辐射损伤分析，蛋白质 计算机基础：程序学习和改进，编程和硬件识别
如何利用好Lammps手册？
求人不如求己
准备一份纸版，一份电子版放置在桌面。
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
Lammps初识
Lammps程序是一个经典分子 动力学计算程序。全称 Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator
Lammps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
Lammps常见命令
unit
选择单位系统，L-J、real、metal
dimension
2D or 3D? 默认是3D
newton
processors
boundary
边界条件：周期性边界or自由边界？
atom style 定义你的模拟体系中的原子属性
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
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
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？
计算环境搭建可行性分析
现有计算机条件: 硬件水平决定模拟的规模 是否有相关的支持：软件环境 团队学习的重要：交流是非常重要
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
CHARMM
主要针对生物体系，也包含部分化学体系。势能模型更新 很快自定义新模型比较方便。计算效率低。
GROMACS 免费 主要针对生物体系，也适当照顾一般化学体系。算法 好，计算效率高。界面友好，维护服务好。 TINKER 免费 一般性分子动力学软件，对生物体系略有偏重。优点 支持多种模型。仍在开发中，某些方面还不完善。
后面的两个部分可以按照需要多次重复。
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。 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 网上邮件组可以解决和及时交流
- 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。
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
Lammps输入文件的主要组成部分
Initialization Atom definition Settings Run a simulation
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。
养成良好的学习习惯
几个章节必须（1-1,2,3；2-2,3,5,6,7；3-1,2,3；4-all) 读做例子有感觉（melt，crack，shear） 错误信息自己找（完美的错误提示信息） 随手整理做记录
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？
物理学基础：原子论，量子论，简单的数学 材料学基础：结构化材料，晶体理论 统计力学基础：热力学知识，统计分布 专业基础：热流热导分析，应力分析，辐射损伤分析，蛋白质 计算机基础：程序学习和改进，编程和硬件识别
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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
Lammps初识
Lammps程序是一个经典分子 动力学计算程序。全称 Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator
Lammps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
Lammps常见命令
unit
选择单位系统，L-J、real、metal
dimension
2D or 3D? 默认是3D
newton
processors
boundary
边界条件：周期性边界or自由边界？
atom style 定义你的模拟体系中的原子属性
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
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
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？
计算环境搭建可行性分析
现有计算机条件: 硬件水平决定模拟的规模 是否有相关的支持：软件环境 团队学习的重要：交流是非常重要
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
CHARMM
主要针对生物体系，也包含部分化学体系。势能模型更新 很快自定义新模型比较方便。计算效率低。
GROMACS 免费 主要针对生物体系，也适当照顾一般化学体系。算法 好，计算效率高。界面友好，维护服务好。 TINKER 免费 一般性分子动力学软件，对生物体系略有偏重。优点 支持多种模型。仍在开发中，某些方面还不完善。
后面的两个部分可以按照需要多次重复。
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。 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 网上邮件组可以解决和及时交流
- 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。
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
Lammps输入文件的主要组成部分
Initialization Atom definition Settings Run a simulation
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。
养成良好的学习习惯
几个章节必须（1-1,2,3；2-2,3,5,6,7；3-1,2,3；4-all) 读做例子有感觉（melt，crack，shear） 错误信息自己找（完美的错误提示信息） 随手整理做记录
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？