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

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。

特别功能：

实时的可视化与交互式MD模拟

与有限元方法结合进行原子-连续体模拟

在POEMS库中提供了刚体积分工具

并行裉火

并行复制动力学

对低密度液体直接使用MC模拟

Peridynamic介观建模

目标型与无目标型分子动力学

双温度电子模型

LAMMPS不具备的功能：

由于LAMMPS是对牛顿运动方程积分的工具，所以很多必要的数据前处理与后处理功能是LAMMPS核心不具备的。其原因为：

保证LAMMPS的小巧性

前处理与后处理不能进行并行运算

这些功能可以有其它工具来完成

原代码开发的局限性

特别地，LAMMPS不能：

通过图形用户界面来工作

创建分子体系

自动的加上力场系数

为MD模拟提供智能化的数据分析

MD的可视化

为输出数据作图

我们需要为LAMMPS输入一系列的原子类型，原子坐标，分子拓朴信息和所有原子与键的力场参数。LAMMPS不会自动的为我们创建分子体系与力场参数。

对与原子体系，LAMMPS提供了creat-atoms命令来为固态晶格加上原子。可以能过pair coeff,bond coeff, angle coeff等命来加上小数目的力场参数。对于分子体系或更复杂的模拟体系，我们通常会用其它工具来创建或者是转换LAMMPS输出文件来做到这些事情。有的还会写一些自已的代码来完成这项任务。

对于一个复杂的分子体系（如，蛋白质），我们需要为之提供上面个拓朴信息与力场参数。所以我们建议用CHARMM或AMBER或其它的分子建模器来完成这些任务，并把之输到一个文件中去。然后，改变其格式以达到LAMMPS所允许的输入格式。

同样，LAMMPS的输出文件是一种简单的文本格式，我们也可以通过其它的工具来换专这些格式。

我们可以用以下几个软件来完成高质量的可视工作：

VMD

AtomEye

Pymol

Raster3d

RasMol

最后要说一下的是，以下这些也是自由分子动力学包，它们大多数是并行的，可能也适合来完成你的研究工作，当然也可以与LAMMPS联合起来使用以完成模拟工作。

CHARMM

AMBER

NAMD

NWCHEM

DL_POLY

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

Src：源代码

Tools: 前处理与后处理工具

假如你下载的是windows可执行文件的话，你里面只有一个文件（并行与非并行两种）

Lmp-windows.exe

2. 编译LAMMPS

之前的工作：

编译LAMMPS不是一个繁琐的工作。首先你可能要写一个makefile文件，里面要选择编译器，附加的一些将要用到的库等。事先装上MPI或FFT等库。

编译出一个可执行LAMMPS：

在SRC目录里头含有C++源文件和头文件。当然也包括一个高水平的Makefile，在MAKE目录里头有几个低水平的Makefile.*files分别适有不同的平台。进入SRC目录，输入make或gmake，你将会看到一列的可选项。假如其中有一种符合你的机器，你可以输入像下面一样的命令：

Make linux

Gmake mac

注意，在一个多处理器或多核处理器的平台上你可以进行平行编译，在make命令中使用“-j”选项就可以，这样编译起来会更快一些。

在此过程中不发生错误的话，你可以得到一个类似于lmp-linux的可执行文件。

在编译过程当中将会发生的常见错误：

（1）如果编译过程当中发生错误，并提示不能找到一个含有通配符*为名的文件的话，说明你机器上的make器允许makefile中使用通配符。那就偿式使用gmake。如还不行的话，

就试试加入-f选项，用Makefile.list作为make对像。如：

Make makelist

Make –f makefile.list linux

Gmake –f makefile.lst 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Makefile.foo。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：

你编译的包需要一个附加的库，但却没有事先编译需要的package libaray.

你要链接的库在你的系统中不存在。

没有连接到必要的系统库

后两种问题出现，你就需要修改你的低水平makefile.foo.

编辑一个新的低水平makefile.foo:

（1）在#后的句子中，替换foo，不论你写成什么，这一行将会出现在屏幕上，如果你只输入make命令的话。

（2）在“complier/linker settings”部分为你的C++编译器列出编译器与链接器的设置，包括优化符号。你可以在任何UNIX系统中使用G++编译器。当然你也可以用MPICC，如果你

的系统中安装了MPI的话。

如过在编译过程当中需要符加的库的话，你必需在LIB变量中列出来。

DEPFLAGS设置可以让C++编译器创建一个源文件的依赖关系列表，当源文件或头文件改变的时候可以加快编译速度。有些编译器不能创建依赖关系列表，或者你可以用选项—D来实现。

G++可以使用-D。如果你的编译器不能创建依赖关系文件的话，那么你就需要创建一个Makefile.foo来与Makefile.storm（它用一系列的不需要依赖文件的规划）相对应。

（3）“system-specific settings”部分有四个小部分：

A LMP—INC变量，包括一些与系统相关的条件选项。

B 3个MPI变量用于指定MPI库。

如你要进行并行计算的话，那么你必须在你的平台上安上MPI库。如你想用MPI内置C++编译器的话，你可以让这三个变量空着，如你不用MPICC的话，那么，你要指定MPI.h(MPI_INC)文件在哪，MPI(MPI_PA TH)库在哪，还有库名(MPI_LIB).

如果你想自已安装MPI的话，我们建议用MPICH1.2或2.0。LAM MPI也可以。如果我的是大平始的话，你的供应商已经为你装上了MPI，其可能比MPICH或LAM更快，你可以把找出来并与之链接。如你用LAM或MPICH，你必需要设置他并编译他使之适合你的平台。

如果你想在单处理器的机器上运行的话，你可以用STIBS库，这样你就可以不用在你的系统中安装MPI库。防照makefile.serial，看是如果设置这三个变量的。当然你在编译LAMMPS之前你必需创建STUBS库。在STUBS目录中，输入make，不出错的话你将会得到一个libmpi.a文件可供链接到LAMMPS。当出错，你则要修改STUBS下的MAKEFILE。

STUBS/MPI.CPP有一个CPU计时器MPI_Wtime()可以调用gettimeofday(). 如你的系统不支持gettimeofday()，则你就要插入一句代码来调用另一个计时器，要注意的是，clock()函数在一个小时之后会归0，所以对于一个长时间的LAMMPS模拟来说这是不够用的。

C FTT变量用于指定FFT库，当要用到kspace-style命令来计算长程库伦作用时使用PPPM选项

时要用到。

要使用此选项，你必须要在你的机器上安装一个一维的FFT库。可以能过开关—DFFT—XXX 来指定，其中XXX=INTEL，DEC，SGI，SCSL，或FFTW。没有办法的情况下可以用供应商提供的库。FFTW是一个快速的，可移植性的库，它可以在任何一个平台上运行。最好2.1.X本。编译FFTW库时只要用./configure;make就可以。不任你是用哪一种FFT库，你都要在makefile.foo 中正确的设置咱们的FFT_INC,FFT_PATH,FFT_LIB。

当然，你如果不用PPPM的话，你将没有必要安装FFT库。这种情况下，你可以把FFT_INC设成-DFFT-NONE并让其它几个变量空着。你也可以在编译LAMMPS时把KSPACE包剔除。

D 几个SYSLIB和SYSPA TH变量你可以忽略，除非你在编译LAMMPS时其中有一个或几个包要用到附加的系统库。所有这些包都的的名称都将会是SYSLIB和SYSPATH变量的前辍。SYSLIB变量将列出系统库。SYSPATH则是路径，只有当这些库为非默认路径时才有设定。

最后，当你正确的写好了makefile.foo和预编译好了所有的其它库(MPI,FFT,包库等)之后，你只要在SRC目录下输入下面其中一个命令就可以了

Make foo

Gmake foo

不出意外，你将会得到lmp_foo的可执行文件。

附加建义

（1）为多平台编译LAMMPS

你可以在同一个SRC目录下为多平台编译LAMMPS。每一个目标都有他自已的目标路径，Obj_name 用于存贮指定系统的目标文件。

（2）清理

输入make clear-all或make clean-foo将会清理LAMMPS在编译时创建的目标文件。

（3）为windows编译LAMMPS

在LAMMPS下载页面上可以下载已经编译好了的windows可执行文件。

如已经编译好了的windows可执行文件不能满足你的要求的时候，你可以在windows平台上从源文件编译LAMMPS。但是不建义这么做。见./src/MAKE/Windows.

3 如何有选择性的编译LAMMPS

加入/剔除包

在LAMMPS编译之前可以加入或剔除所有或部分包。

只有两种况下是列外，GPU和OPT包。这此包中相互关联的包必须包括在一起。如果不是这样，那么在GPU和OPT子目录下的所有包都不能安装。要安装GPU包里的全部文件，asphere包须安装。要安装OPT下的所有文件，那么kspace与manybody包须首先安装。

当然，由于某些模拟用不到其中的某些包，那么你想把这些包剔除这是可以的。这样你就可以不用编译一些额外的库，当然你的可执行文件也将会更小，运行起来也会更快。

默认情况下，LAMMPS只包含kspace,manybody,molecule这三个包。

可以通过如make yes-name, make no-name来加入和剔除一些包，当然你也可以用make yes-standard, make no-standard,make yes –user, make no-user, make yes-all, make no-all加入或剔除各种包。Make package可以看到多个选项。

3 运行LAMMPS

(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 Cgs Electron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：

lammps初学者in文件中文解析.doc

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 Cgs Electron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。 Create_box N region-ID N为使用该原子类型进行模拟 Region-ID为使用区域的ID使用模拟域 Create-atoms： Create-atoms用于在所创建的模拟的盒子中填充某种原子。 Create_atoms type style args keyword values ... （3）设定： 力场系数 Pair-coeff： 模拟参数 Neighbor Neighbor是定义 Neighbor skin style Skin为 Style可取bin、nsq、multi Neighbor-modify： Group： Timestep： Timestep是定义模拟的时间步长。 Timestep dt Dt为时间步长（时间单位）,默认为1ps Reset-timestep： Fix

lammps实例(3)

Project #1 硅的晶格常数和体弹模量的计算 一、平衡晶格常数和内聚能 自然条件下硅为金刚石结构(dc )。计算模拟时，我们可以假定它为各种结构，f cc, bcc, sc, dc. 可以预测，模拟的dc 结构的硅的体系能量最低，也即最稳定。下面我们将运用LAMMPS 来对硅的各种结构进行模拟。 定义晶格能量为Φ， 数密度为 ρ： pot E N Φ= N V ρ= 其中E pot 为势能， N 为体系总原子数，V 为体系的体积。选取 Stillinger-Weber (SW)，以下面命令执行 lammps 运算： 其中，lmp_serial 为 lammps 命令；”<” 符号为读取符；in.Silicon 为输入文件，里面包含运算所需要的各种数据和命令；-log 指定输出文件的名称。 可以看到屏幕上显示出lammps 运行的信息。这个计算量很小，所以很快就结束。接下来以如下命令来查看计算得到的数据： grep 是linux 中一个很重要的命令，用来搜索文本，读取匹配的行并打印出来。这里是搜索 dc.log 文件，将 @ 开头的行打印出来。如下： 晶格参数为5.4305埃,数密度为0.0499540303，每个原子的能量为-4.336599609eV.

下面具体来看刚才给的输入文件，in.Silicon . dc.log 文件中有原子总数的信息， 每个金刚石晶胞中有8个原子，383216?=，所以是216个原子。如下给出各种结构下的体系的原子数：

晶体结构类型 晶胞中的原子数 总原子数 简单立方SC 1 27 体心立方BCC 2 54 面心立方FCC 4 108 金刚石DC 8 216 表1. 不同晶体结构中的原子数 下图是计算模拟得出的各种结构下的数密度与每个原子能量的关系图。 横坐标为数密度， 以金刚石为例，ρ= 8/5.4315^3=0.049926，也即我们直接通过 grep 命令得到的第二项值；纵坐标为每个原子的能量，为第三项值。 金刚石之外，还需计算其他结构。只需对 in.Silicon 做稍微改动： 首先，将in.Silicon 复制成in.fcc : 然后编辑 in. fcc 改动如下几项： 然后如下命令执行： 相应的，如下命令查看log 文件中的数据：

LAMMPS in文件注意事项及详细解释

LAMMPS in文件注意事项及详细解释 lammps做分子动力学模拟时，需要一个输入文件（input script），也就是in文件，以及关于体系的原子坐标之类的信息的文件（data file）。lammps在执行计算的时候，从这个in文件中读入命令，所以对LAMMPS的使用最主要的就是对in文件的编写和使用。 下面介绍一些关于in文件的事项： 1.每一非空行都被认为是一条命令（大小写敏感，但极少有命令或参数大写的）。 2.in文件中各命令的顺序可能会对计算产生影响，但大部分情况下不会有影响。 3.每行后的“&” 表示续行（类似fortran）。 4.“#”表示注释（类似bash）。 5.每行命令中的不同字段由空格或者制表符分隔开来，每个字段可以由字母、数字、下划 线、或标点符号构成。 6.每行命令中第一个字段表示命令名，之后的字段都是相关的参数。 7.很多命令都是在需要修改默认值的情况下才特别设置的。 in文件整体来看分为4个部分 1.Initialization 这一部分包含了关于计算体系最基本的信息，例如： units: 单位系统(units style)，lammps现在提供包括lj、real、metal、si和cgs几种单位系统。 dimension: 定义了两维或者三维模拟（默认是三维）。 boundary: 定义了分子动力学体系使用的边界条件，例如周期性边界条件或者自由边界条件等。 atom_style: 定义模拟体系中的原子属性，这一命令与力场设置的参数中的原子类型（atom type）不同。 pair_style: 相互作用力场类型，例如范德化势或者硬球势等。 bond_style: 键合相互作用势类型。 angle_style: 键角作用势类型。 dihedral_style: 二面角作用势类型。 improper_style: 混合作用势类型。 其他还有一些参数设置，例如newton, processors,boundary, atom_modify等。 2.Atom definition lammps提供3种定义原子方式： 通过read_data或read_restart命令从data或restart文件读入，这些文件可以包含分子拓扑结构信息，这一方法在续算上也很有用。 按照晶格的方式创建原子，这种方式不包含分子拓扑信息，可能会用到例如如下的一些命令：lattice, region, create_box, create_atoms。 对已经设置好的原子可以用replicate命令复制后生成一个更大规模的计算体系。 3.Settings 原子或分子的拓扑信息定义好后，就需要制定一系列的设置，例如力场系数、模拟参数、输出选项等。 力场系数可以通过例如这样的一些命令来定义：pair_coeff, bond_coeff, angle_coeff, dihedral_coeff, improper_coeff, kspace_style, dielectric, special_bonds

LAMMPS手册-中文版讲解

L A M M P S手册-中文版 讲解 https://www.wendangku.net/doc/3713698184.html,work Information Technology Company.2020YEAR

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? 2． 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。 3．L AMMPS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

lammps实例(4)

Project #2 金属中的点缺陷：空位和间隙原子 一、空位 从晶体中移去一个原子，即可形成空位。本例将运用 LAMMPS 计算空位形成能, E v. LAMMPS 输入文件为in.vacancy 1) 在 fcc 结构的完整Cu晶体中引入一个空位 沿<100>方向构造一个 4 ×N×N×N 的晶体。N为input 文件中lattice命令指定的个方向上的晶胞重复单元数。 2) 弛豫 当一个原子从晶体中移走之后，周围的原子将相应地调整位置以降低体系势能。为得到稳定的构型，需要对体系进行弛豫，relaxation. LAMMPS提供两种能量最小化方式，cg 和 sd。本例中选用 sd 方式进行能量最小化。 如下是输入文件，in.vacancy:

3) 运行lammps 4) 计算空位形成能 空位浓度由下式给出： [n ] = exp( ? F v / k B T ). 其中 F v = E v ? TS v 为形成一个空位所需要的Helmholtz 自由能. 忽略熵S v , 空位浓度公式简化为 [n ] = exp( ?E v / k B T ). 设 E 1 为完整晶体能量，含N 个原子；E 2 为弛豫后的晶体能量，含N – 1个原子。空位形成能 E v 为： 211v N E E E N -≡- 或 ()21v coh E E N E ≡--, 其中 E coh = E 1 / N , 为完整晶体的内聚能。 本例中以EAM 模型计算4×(20×20×20)=32000个原子的体系，得到空位形成能E v ~ 1.26 eV ，文献中的实验值为~1.28 eV ，符合较好。 另由上式计算得到，300K 温度下的空位浓度为~ 7.59×10-22 ，1350 K (T m ) 时的空位浓度~ 2.2×10-5（文献中的实验值为~2×10-4 ）。换算时注意(1 eV/k B = 1.1604×10?4 K) 图1. 空位处于4×(6×6×6) 的 FCC 晶体中心，106c a =,206c a =,306c a =. 颜色依据原子势能标注。

lammps输入文件命令中文详解

作者: 御剑江湖收录日期: 2011-03-31 发布 日期: 2011-03-24 Commands 描述了lammps输入文件的格式和在定义lammps模拟所需要的命令. 1.1 LAMMPS input script 我们用lammps做分子动力学模拟, 需要一个输入文件. lammps在执行计算的时候, 从这个文本文件中逐行读入命令. 大多数情况, lammps输入文件中各个命令的顺序并不是很重要. 但是你要注意以下

几点: (1) lammps并不是将你的输入文件全部读入之后才开始进行计算的, 或者说, 每条命令在它被读入之后就会起作用了. 注意, 下面两组命令的执行效果是不相同的. timestep 0.5 run 100 run 100 和 run 100 timestep 0.5

run 100 (2) 有些命令只有在另一些命令已经被定义的情况下才有效. 例如如果你要设定一组原子的温度, 那么用group命令定义哪些原子属于这个组才行. (3) 还有一种情况就是: 命令B要用到命A 设置的一些数值, 这样你也不能颠倒这两个命令的顺序. 每个命令的详细介绍中的Restrictions部分会说明要使用该命令定义的时候哪些命令必须要被预先定义. 如果你的输入文件书写的格式有问题,

lammps在执行的时候会提示ERROR或者WARNING , 出现类似信息时, 你可以到手册的第九章中查询原因. 1.2 Parsing rules 输入文件中的每一非空行都被认为是一条命令. lammps中命令的书写是对大小写敏感的, 不过一般的命令和参数都是小写的, 大写字母用于极少数的情况. (1) 命令行后的& 表示这一行跟下一行是同一条命令. 这一点跟FORTRAN很像. (2) 命令行最开始的# 表示这一行在执行

lammps实例(2)

Project #4 表面与界面能 铜的表面能 当物体形成表面时，表面上的原子键发生断裂，接近表面的几层原子不再如之前处于平衡状态，从而导致能量的升高，升高的温度便是物体的表面能。 利用LAMMPS 做出 20*20*40 fcc 的盒子，删去边缘的原子制造出一段真空层；算出此时体系的总能量0E ，然后从中间把盒子切成两半并移至足够远的距离，此时的体系总能量为E final ， 从而表面能： 02final surface E E A γ=? A 为表面的面积 (100) 面与 (111) 面 如下是输入文件in.surface_Cu_100 # LAMMPS Cu _Surface_100 units metal boundary p p p atom_style atomic lattice fcc 3.61 region box block 0 20 0 20 0 40 create_box 1 box create_atoms 1 box timestep 0.005 thermo 5 pair_style eam/alloy pair_coeff * * jin_copper_lammps.setfl Cu region boundary1 block INF INF INF INF 29.9 INF region boundary2 block INF INF INF INF INF 9.9 group boundary1 region boundary1 group boundary2 region boundary2 group boundary union boundary1 boundary2

LAMMPS手册中文讲解

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 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

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.

Lammps 石墨烯实例

一、简介 1.SiC热分解制备石墨烯 自2004年Novoselov、Geim和合作者们从石墨上剥离出世界上第一种二维材料——单层石墨：石墨烯（Graphene）以来，石墨烯就受到了科技界的广泛重视[1]。Novoselov 和Geim两人因此在2010年获得了诺贝尔物理学奖。因为石墨烯的独特特性，在许多技术领域例如光电子学上它都被寄予厚望。研究石墨烯这种材料相关的物理化学特性和发展大面积、高质量生长石墨烯的技术，同时将其与器件物理学联系起来是我们研究和应用石墨烯的必由途径。 石墨烯是由碳元素组成的二维六边形材料，其在光学、电学、热学、力学等性质十分优异。它有可能在后摩尔定律时代成为硅（Silicon）的继任者，在单分子气体传感器[2]、自旋电子学[3]、量子计算[4]、太赫兹振荡器[5]等等领域发挥重要作用。如今，从石墨上剥离出石墨烯仍然是一种重要的石墨烯制备方方法。然而，这种方法产生的石墨烯大小通常不超过1000 μm2，只适合实验室研究，尚不能在工业上大规模应用。科学家发展了其他的石墨烯制备方法，包括将石墨烯视作一种薄膜来生长的化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）法、热分解碳化硅法（SiC thermal decomposition）、氧化石墨烯还原法（Graphene oxide reduction）等。 CVD法通过使含碳气源在有催化作用的金属表面分解或者使溶入到这些有催化作用的金属中的碳（C）发生表面偏析，使得在金属表面生成石墨烯或者多层石墨烯（Few-Layer Graphene, FLG）。能否直接在半导体/绝缘体上生长石墨烯呢？碳化硅热分解成功的解决了这一问题。最早试图使六方晶系的SiC晶体石墨化的研究报告见于1961年，Badami在高温和真空环境下得到了发生了一定石墨化的SiC[6]。在一定的退火条件下，SiC晶体表面发生热分解，Si原子发生解吸附，而C原子留下来重新排列和组合可以生长成外延型的石墨烯层[7]。更细致的研究发现用热退火的方法在六方SiC的Si面上生长的石墨烯比C面有更好的可控性，例如：可以更好的控制石墨烯的层数。Si面上生长的石墨烯生长方向与基底晶体结构有密切关系，这样提供了在基底上均匀覆盖和特定方向生长石墨烯的可能性。特别地，石墨烯直接生长在半导体SiC上使得我们无

石墨烯拉伸的in文件

单层石墨烯拉伸in文件（lammpstrj） Data文件：直接可以自己在VMD中生成石墨烯模型，保存为data格式即可# 3d relax simulation dimension 3 boundary s s s units metal atom_style atomic neighbor 2.0 bin neigh_modify every 1 delay 0 check yes read_data my.data group g-1 type 1 group g-2 type 2 group g-3 type 3 pair_style airebo 3.0 1 1 pair_coeff * * CH.airebo C C C compute 1 g-2 stress/atom compute 1x g-2 reduce sum c_1[1] compute 1y g-2 reduce sum c_1[2] compute 1z g-2 reduce sum c_1[3] velocity g-2 create 300 4928459 mom yes rot no velocity g-1 set 0.0 0.0 0.0 units box velocity g-3 set 0.0 0.0 0.0 units box timestep 0.001 fix 1 g-2 nve fix 2 g-2 langevin 300.0 300.0 0.08 48279 fix 3 g-1 rigid single force 1 off off off torque 1 off off off fix 4 g-3 rigid single force 1 off off off torque 1 off off off

lammps的in文件详解

例一 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 print "the number of atoms & system energy now are $N $E" # 打印信息 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, 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 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, 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 dump 1 all custom 1 dump.atom id xs ys zs c_3 c_4 c_5 # 将信息写入dump.atom min_style sd minimize 1.0e-12 1.0e-12 10000 10000 # 再次能量最小化 print "the final state: $N atoms, total energy is $E" # 打印信息 ~ 例二 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 #原子类型自动 neighbor 2.0 bin #截断半径相关的东西 neigh_modifydelay 1 check yes # 邻近原子列表更新速度

学习lammps 对in文件的一个概述性心得

写在开头： 1.尽量列举了大部分（几乎）的命令 2.带星号命令非常重要，大家在看mannual中命令的解释的时候可以重点先看带星号的 3.非斜命令是运行一个常用模拟所必备的 4.命令顺序为一个基本的脚本文件命令顺序，骨架如此 5.我主要是做金属的，所以其他方向的希望有一个借鉴作用，大同小异 6.对于初学者切不可认为in文件就是这个固定顺序，其实正常模拟过程中做平衡、以及随后的运行在某些阶段都会重复使用某一段命令，比如fix 1 …run；fix 2 …run ………，以及作循环，等等等 7.本文的目的旨在让初学者对in文件有一个总体的把握，希望对新手入门有帮助 8.括号里为这个命令的默认值，我列举的是在使用过程中比较关心的默认值 9.纯属个人学习心得，希望大家多多指点讨论 10.复制的时候希望能留下足迹，如果觉得哪里有问题，随时回来讨论！方便其他人学习！ 11.对in文件通俗点的理解就像洗衣服，洗衣机就是lammps的主程序，这个in文件就是在设定怎么洗衣服 ----------------------------------Initialization基本模拟系统设置------------------------- units (lj) ** 单位系统 boundary (ppp) ** 边界条件 atom_style (atomic) ** 粒子类型 atom_modify * 粒子类型调整，，，凡是后面带一个modify的，都是对头命令的补充修改newton (on) processors dimension (3) * 维数 ------------------------------Atom definition---这一组命令主要用来构建模拟模型的--------------- lattice ** 晶格参数 region ** 选择一个区域 create_box ** 创建一个盒子 create_atoms ** 创建原子 group, ** 给原子分组 delete_atoms,** 删除某些原子 delete_bonds, displace_atoms,* 移动某些原子 replicate* 将已经构建的模型在三维重复复制放大 read_data***这个命令就是用来读取其他软件建的模型的 read_restart* 以之前运行的结果作为这次计算的初始构型 ---------------------------------------Potencial---定义粒子相互作用势------------------------------ pair_style** 势函数类型 pair_coeff,** 势函数文件名（一般这个文件放在与此in文件的同一个目录下）

lammps模拟实例详解

# Big colloid particles and small LJ particles units lj This command sets the style of units used for a simulation. It determines the units of all quantities specified in the input script and data file, as well as quantities output to the screen, log file, and dump files. Typically, this command is used at the very beginning of an input script.这个指令设定模拟的格式，它决定了在输入脚本文件和数据文件以及在屏幕上显示的输出物，日志文件和垃圾文件中所有的单元格式。典型的是，它经常用于输入脚本的开头 For style lj, all quantities are unitless. Without loss of generality, LAMMPS sets the fundamental quantities mass, sigma, epsilon, and the Boltzmann constant = 1. The masses, distances, energies you specify are multiples of these fundamental values. The formulas relating the reduced or unitless quantity (with an asterisk) to the same quantity with units is also given. Thus you can use the mass & sigma & epsilon values for a specific material and convert the results from a unitless LJ simulation into physical quantities. 对于lj格式，所有数量都是无量纲的。不失一般性的，lammps设定了基本量质量sigma epsilon 和波尔兹曼常数=1。你定义的质量，距离，能量是这些基本值的倍数。公式把衰减量或者是无量纲量（用*）和单元给出的相同的量关联起来。因此你可以用mass，sigma，epsilon值表示一个具体材料并且改变一个无量纲lj模拟的物理量的结果。 mass = mass or m distance = sigma, where x* = x / sigma time = tau, where tau = t* = t (epsilon / m / sigma^2)^1/2 energy = epsilon, where E* = E / epsilon velocity = sigma/tau, where v* = v tau / sigma force = epsilon/sigma, where f* = f sigma / epsilon torque = epsilon, where t* = t / epsilon temperature = reduced LJ temperature, where T* = T Kb / epsilon pressure = reduced LJ pressure, where P* = P sigma^3 / epsilon dynamic viscosity = reduced LJ viscosity, where eta* = eta sigma^3 / epsilon / tau charge = reduced LJ charge, where q* = q / (4 pi perm0 sigma epsilon)^1/2 dipole = reduced LJ dipole, moment where *mu = mu / (4 pi perm0 sigma^3 epsilon)^1/2 electric field = force/charge, where E* = E (4 pi perm0 sigma epsilon)^1/2 sigma / epsilon density = mass/volume, where rho* = rho sigma^dim atom_style atomic 原子类型atomic（原子的) Define what style of atoms to use in a simulation. This determines what attributes are associated with the atoms. This command must be used before a simulation is setup via a read_data, read_restart, or create_box command. 定义在模拟中用到的原子类型，这个决定了与原子有关的属性，这个命令必须用在模拟被设定之前通过read_data, read_restart, or create_box Atomic only the default values coarse-grain liquids, solids, metals Atomic 附加属性是只是默认值用于粗粒液体，固体和金属的模拟

完整word版lammps初学者in文件中文解析

in文件中文解析初学者——Lammps 1）初始化（Units：Units命令是用来设定模拟的原子类型。electron）si、cgs、metalUnits style（lammps现在提供的有style=LJ、real、、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Cgs Electron是电子模型：Dimension命令是用来定义模拟的维度，默认情况为三维。Dimension ），3Dimension N （N=2Boundary： 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 是具有最小值的自由边界条件（但是具有收缩性）M． ：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 restart文件中读取内容来定义原子。或read-restart为从data或Read-data 2、：Lattice lattice是用来原子类型构建模型晶格结构。Lattice style scale keyword values... 、sc、bcc、fcc、hcp、diamond、sq、Style表示点阵类型，点阵类型有nonesq2、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：

lammps实例(5)

Project #5 熔化与凝固：氩，铜，铝 铜和铝的熔化转变: 对于铜和铝，LAMMPS建立8×8×5的FCC晶格体系;充分弛豫后利用Nose-Hover方法，保持压强为零，使体系从T=2.5K开始加热，直至发生熔化转变。 下面是铜熔化的输入文件： # LAMMPS Melt_Cu or Al units metal # 单位，指定为lammps里的金属类的单位，长度为?，能量为eV。boundary p p p # 周期性边界条件 atom_style atomic # 原子模式 variable x equal 2.5 # 定义变量 x为初始温度 lattice fcc 3.61 # Cu 的晶格常数3.61 #lattice fcc 4.05 region box block 0 8 0 8 0 5 # 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 timestep 0.01 # 步长 0.005fs thermo 1000 #每隔1000步输出热力学结果 pair_style eam/alloy # 选取 Cu 的EAM势作为模型 pair_coeff * * jin_copper_lammps.setfl Cu # EAM 势文件名称 #pair_style eam/fs #pair_coeff * * Al_FM.eam.fs Al neighbor 0.5 bin neigh_modify every 5 delay 0 check yes #velocity all create $x 825577 dist gaussian fix 1 all nvt $x $x 1.0 drag 0.2 #保持初始温度，在NVT下弛豫 #compute 3 all pe/atom