Lammps软件的学习和应用.ppt

LammpsLammps软件的学习和应软件的学习和应用用主要内容主要内容 分享一些曾经的学习和使用体会分享一些曾经的学习和使用体会l初识LAMMPS程序–lammps程序初识–Lammps程序的特点l如何有效学习lammps程序–如何快速入门–如何有效学习手册l如何应用lammps程序解决问题–Lammps程序应用过程–Lammps应用的实例分析Lammps程序初识程序初识lLammps程序是一个经典分子动力学计算程序LAMMPS 是代表 Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator l官方网址：http://lammps.sandia.gov/ lamp: a device that generates light, heat, or therapeutic radiation; something that illumines the mind or soul -- l国内交流论坛：http://www.mdbbs.orgLammps程序程序 能与不能能与不能l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）l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Lammps程序目前的特点（简述）程序目前的特点（简述）l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lLammps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lLammps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l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 l网上邮件组可以解决和及时交流Lammps程序入门程序入门 选择正确的比正确的选择更重要选择正确的比正确的选择更重要l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？l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l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Lammps手册的使用手册的使用----法宝法宝l求人不如求己–准备一份纸版，一份电子版放置在桌面。

l养成良好的学习习惯–几个章节必须看（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l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？Lammps程序的应用程序的应用 千里之行，始于足下千里之行，始于足下l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lWindows下：命令行执行方式lLinux下：编译选择项l几个关键点：编译器的选择；并行库的位置，相关库的位置l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：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 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）实例研读一之裂纹分析实例研读一之裂纹分析# 2d LJ crack simulation //解释和说明#-------------------几何模型----------------dimension2 //几何维度boundarys s p //边界设定atom_styleatomic // 原子类型设定neighbor0.3 bin //计算方法的设定neigh_modifydelay 5# create geometrylatticehex 0.93 //晶格结构regionbox block 0 100 0 40 -0.25 0.25 //模拟几何区域设定create_box5 box //创建模拟域几何盒子（box）create_atoms1 box //创建原子#------------------------物理模型------------------mass* 1.0 //质量# LJ potentialspair_stylelj/cut 2.5 //力场类型pair_coeff* * 1.0 1.0 2.5 //力场参数# define groups#-----------------------过程建模--------------------Region 1 block INF INF INF 1.25 INF INF //区域划分grouplower region 1 //区域内原子分组region2 block INF INF 38.75 INF INF INFgroupupper region 2groupboundary union lower uppergroupmobile subtract all boundary //组原子可以组合regionleftupper block INF 20 20 INF INF INF regionleftlower block INF 20 INF 20 INF INFgroupleftupper region leftuppergroupleftlower region leftlowersetgroup leftupper type 2 // 不同区域原子分配类型setgroup leftlower type 3setgroup lower type 4setgroup upper type 5l# initial velocitiesl#---------------过程建模-----------------lcompute new mobile templvelocitymobile create 0.01 887723 temp new //边界施加速度lvelocityupper set 0.0 0.3 0.0lvelocitymobile ramp vy 0.0 0.3 y 1.25 38.75 sum yesl#----------------分子动力学过程建模---------l# fixeslfix1 all nve //积分，样本lfix2 boundary setforce NULL 0.0 0.0l# runl#------------------输出建模-------------------ltimestep0.003 //时间步长lthermo200 //采样步长lthermo_modifytemp newlneigh_modify exclude type 2 3ldump1 all atom 500 dump.crack //输出到文件lrun 5000 //运行开始Lammps程序应用之二程序应用之二----表面能计算表面能计算 物理理论建模是关键，程序仅仅只能是实现的工具。

新表面100表面表面能计算表面表面能计算几何建模：简单晶格结构物理建模：简单合金势函数区域分块100表面过程建模：实现真空层输出建模：计算能量，原子坐标输出控制：格式，参变量能量最小化方法，计算E0特殊技巧处理过程建模：移动盒子，移动原子，产生新的表面，计算产生新表面后的E（final）计算111表面，首先几何建模的过程中要知道如何在物理和几何上产生（111），最后通过lammps的命令的方法实现lattice fcc 3.615 origin 0 0 0 orient x 1 1 -2 orient y -1 1 0 orient z 1 1 1•Lammps具有强大功能和开放式的扩充结构•后续的数据处理常常是非常辛苦的•Lammps程序需要结合其他程序来完成你的发文章的要求模拟研究的任务•做好修改源程序的准备小 结谢谢结束结束。