LAMMPS手册中文版讲解Word文档格式.docx
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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:
(atomstyle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:
pairstyle,bondstyle,anglestyle,dihedralstyle,improperstyle,kspacestyle)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/SinclairEAM,modifiedEAM(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:
hydrodynamiclubrication,Debye
长程xx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:
multiplepair,bond,angle,dihedral,improperpotentials(多对势能处于更高的优先级)
原子创建:
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:
fix)
二维和三维体系
正角或非正角模拟空间
xxNVE,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:
dump,restart)
热力学信息xx
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POEMSxx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xx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paircoeff,bondcoeff,anglecoeff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:
Makelinux
Gmakemac
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:
Makemakelist
Make–fmakefile.listlinux
Gmake–fmakefile.lstmac
(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packagelibaray.
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。
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-specificsettings”部分有四个小部分:
ALMP—INC变量,包括一些与系统相关的条件选项。
B3个MPI变量用于指定MPIxx。
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_PATH)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MPICH
1.2或
2.0。
LAMMPI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。
CFTT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SYSPATH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
Makefoo
Gmakefoo
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makeclear-all或makeclean-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makeyes-name,makeno-name来加入和剔除一些包,当然你也可以用makeyes-standard,makeno-standard,makeyes–user,makeno-user,makeyes-all,makeno-all加入或剔除各种包。
Makepackage可以看到多个选项。
3运行LAMMPS
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