LAMMPS手册-中文版讲解

1、第 PAGE 第14页，共 10 页LAMMPS 手册-中文解析 【2 】一、 简介本部分大至介绍了LAMMPS的一些功效和缺点.什么是LAMMPS?LAMMPS是一个经典的分子动力学代码,他可以模仿液体中的粒子,固体和汽体的系综.他可以采用不同的力场和边界前提来模仿全原子,聚合物,生物,金属,粒状和粗料化体系.LAMMPS可以盘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盘算效力,但是它是专门为并行盘算机设计的.他可以在任何一个按装了C+编译器和MPI的平台上运算,这个中当然包括散布式和共享式并行机和Beowulf型的集群机

2、.LAMMPS是一可以修正和扩大的盘算程序,比如,可以加上一些新的力场,原子模子,边界前提和诊断功效等.平日意义上来讲,LAMMPS是依据不同的边界前提和初始前提对经由过程短程和长程力互相感化的分子,原子和宏不雅粒子聚集对它们的牛顿活动方程进行积分.高效力盘算的LAMMPS经由过程采用相邻清单来跟踪他们临近的粒子.这些清单是依据粒子间的短程互拆力的大小进行优化过的,目标是防止局部粒子密渡过高.在并行机上,LAMMPS采用的是空间分化技巧来分派模仿的区域,把全部模仿空间分成较小的三维小空间,个中每一个小空间可以分派在一个处理器上.各个处理器之间互相通讯并且存储每一个小空间边界上的”ghost”原

3、子的信息.LAMMPS(并行情形)在模仿3维矩行盒子并且具有近均一密度的体系时效力最高.LAMMPS的功效总体功效：可以串行和并行盘算散布式MPI策略模仿空间的分化并行机制开源高移植性C+说话编写MPI和单处理器串行FFT的可选性（自界说） 可以便利的为之扩大上新特点和功效只需一个输入剧本就可运行有界说和应用变量和方程完整语律例则 只要一个输入剧本试就可以同时实现一个或多个模仿义务粒子和模仿的类型：（atom style敕令） 原子粗粒化粒子全原子聚合物,有机分子,蛋白质,DNA 结合原子聚合物或有机分子金属粒子材料粗粒化介不雅模子 点偶极粒子刚性粒子所有上面的杂化类型力场：（敕令：pair

4、style, bond style, angle style, dihedral style, improper style, kspace style） 对互相感化势：L-J, Buckingham, Morse, Yukawa, soft, class2(COMPASS), tabulated. 带点对互相感化势：Coulombic, point-dipole.多体感化势：EAM, Finnis/Sinclair EAM, modified EAM(MEAM), Stillinger-Weber,Tersoff, AIREBO, ReaxFF粗粒化感化势：DPD, GayBerne, Re

5、squared, Colloidal, DLVO介不雅感化势：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

6、, bead-spring, breakable水势能：TIP3P,TIP4P,SPC隐式溶剂势能：hydrodynamic lubrication, Debye长程库伦与疏散：Ewald, PPPM, Ewald/N(针对长程L-J感化)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加快的成对类型杂化势能函数：multiplepair,bond,angle,dihedral,potentials(多对势能处于更高的优先级)原子创建：（敕令：read_data, lattice, create-atoms, delete-atoms, disp

7、lace-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消失的原子多次调换原子系综,束缚前提,边界前提：（敕令：fix） 二维和三维体系正角或非正角模仿空间常NVE,NVT,NPT,NPH积分器原子基团与几何区域可选择不同的温度掌握器有Nose/Hoover和Berendsen压力掌握器来掌握体系的压力（任一维度上） 模仿合子的变形（扭曲与剪切）简谐（unbrella）束缚力刚体束缚扭捏键与键角束缚各类边界情形非平行太分子动力学NEMD 各类附加边界前提和束缚积分器：Velocity-verlet积分器Brown积分器rRE

8、SPA继续时光延化积分器刚体积分器共轭梯度或最束降低算法能量最小化器输出：（敕令：dump,restart） 热力学信息日记原子坐标,速度和其它原子量信息的文本dump二进制重启文件各原子量包括：能量,压力,中间对称参数,CAN等用户自界说体系宽度或各原子的盘算信息每个原子的时光与空间平均体系宽量的时光平均原子图像,XYZ,XTC,DCD,CFG格局数据的前处理与后处理：包里供给了一系列的前处理与后处理对象别的,可以应用自力刊行的对象组pizza.py,它可以进行LAMMPS模仿的设置,剖析,作图和可视化工作. 特殊功效：及时的可视化与交互式MD模仿与有限元方法结合进行原子-持续体模仿在POE

9、MS库中供给了刚体积分对象并行裉火并行复制动力学对低密度液体直接应用MC模仿Peridynamic介不雅建模目标型与无目标型分子动力学双温度电子模子LAMMPS不具备的功效：因为LAMMPS是对牛顿活动方程积分的对象,所以许多必要的数据前处理与后处理功效是LAMMPS焦点不具备的.其原因为：保证LAMMPS的小巧性这些功效可以有其它对象来完成 原代码开辟的局限性特殊地,LAMMPS不能：经由过程图形用户界面来工作创建分子体系主动的加上力场系数为MD模仿供给智能化的数据剖析MD的可视化 我们须要为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不会主

10、动的为我们创建分子体系与力场参数.对与原子体系,LAMMPS供给了creat-atoms敕令来为固态晶格加上原子.可以能过pair coeff,bondcoeff,coeff等命来加上小数量标力场参数.对于分子体系或更庞杂的模仿体系,我们平日会用其它对象来创建或者是转换LAMMPS输出文件来做到这些工作.有的还会写一些自已的代码来完成这项义务.对于一个庞杂的分子体系（如,蛋白质）,我们须要为之供给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义务,并把之输到一个文件中去.然后,转变其格局以达到LAMMPS所许可的输入格局.同样,LAMMPS的输出文

11、件是一种简略的文本格局,我们也可以经由过程其它的对象来换专这些格局.我们可以用以下几个软件来完成高质量的可视工作：VMDAtomEye 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,它们大多半是并行的,可能也合适来完成你的研讨工作,当然也可以与LAMMPS结合起来应用以完成模仿工作.CHARMM AMBER NAMD NWCHEM DL_POLYTinkerCHARMM,AMBER,NAMD,NWCHEM,Tinker是专们用于模仿生物分子的.二、开端本部分重要描写若何创建和运行LAMMPS.在LAMMPSREADMELICENSEBench： 测

12、式 义 务 Doc： 文 本 ExamplesPotentials：嵌入原子方法与力场文件Src：源代码Tools: 前处理与后处理对象假如你下载的是windows可履行文件的话,你里面只有一个文件（并行与非并行两种）Lmp-windows.exe编译之前的工作：编译LAMMPS不是一个繁琐的工作.起首你可能要写一个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.编译出一个可履行LAMMPS：C+Makefile,MAKEMakefile.*files.SRC,make或gmake,你将会看到一列的 .,你可以输入像下面一样的敕令：Make lin

13、ux Gmake mac留意,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敕令中应用“-j”选项就可以,如许编译起来会更快一些.在此进程中不产生错误的话,你可以得到一个相似于lmp-linux的可履行文件. 在编译进程当中将会产生的常见错误：（1） 假如编译进程当中产生错误,械上的makemakefilegmake.就尝尝参 加选项,用Makefile.list作为make对像如：Make makelistMake f makefile.list Gmake f makefile.lst mac(2)当你应用低程度的makefile时,可能因为对机械的设置不准确,会导致一些

14、错误.假如你的平台叫“foo”,的话,你将要在MAKE目次中创建一个Makefile.foo.应用任何一个与你机械邻近的文件作为开端老是一个不错的选择.（3）如你在链接的时刻消失库丧掉或少了依附关系的话,可能是因为：你编译的包须要一个附加的库,但却没有事先编译须要的package libaray.你要链接的库在你的体系中不消失. 没有衔接到必要的体系库后两种问题消失,你就须要修正你的低程度makefile.foo. 编辑一个新的低程度makefile.foo:在#调换foo,make.在“complier/linkersettings”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

15、.你可以在任何UNIX体系中应用G+编译器.当然你也可以用MPICC,假如你的体系中安装了MPI的话.如过在编译进程当中须要符加的库的话,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附关系列表,当源文件或头文件转变的时刻可以加快编译速度.有些编译器不能创建依附关系列表,或者你可以用选项D来实现.G+可以应用-D.假如你的编译器不能创建依附关系文件的话,那么你就须要创建一个Makefile.foo来与Makefile. storm（它用一系列的不须要依附文件的计划）相对应.“system-specific settings”部分有四个小部分： A LMPIN

16、C,B 3MPI库.MPI库.MPIC+编译器的 ,MPICC的话,MPI.h(MPI_INC)(MPI_PATH)(MPI_LIB).假如你想自已安装MPI的话,我们建议用MPICH1.2或2.0.LAMMPI也可以.MPI,MPICH或LAM更 快,LAM或MPICH,台.假如你想在单处理器的机械上运行的话,你可以用STIBS库,如许你就可以不用在你的体系中安装MPI库.防照makefile.serial,看是假如设置这三个变量的.当然你在编译LAMMPS之前你必需创建S TUBS库.在STUBS目次中,输入make,不出错的话你将会得到一个libmpi.a文件可供链接到LAMM PS.当

17、出错,你则要修正STUBS下的MAKEFILE.STUBS/MPI.CPP有一个CPU计时器MPI_Wtime()可以挪用gettimeofday().如你的体系不支撑gettimeofday(),则你就要插入一句代码来挪用另一个计时器,要留意的是,clock()函数在一个小时之后会归0,所以对于一个长时光的LAMMPS模仿来说这是不够用的.CFTT库,kspace-style敕令来盘算长程库伦感化时应用PPPM选项时要用到.要应用此选项,你必须要在你的机械上安装一个一维的FFT库.可以能过开关DFFT或FFTW.没有方法的情形下可以用供给商供给的库.FFTW,.2.1.X本.库 FFT库,m

18、akefile.foo们的FFT_INC,FFT_PATH,FFT_LIB.当然,你假如不用PPPM的话,你将没有必要安装FFT库.这种情形下,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,LAMMPSSYSLIB和SYSPATH.SYSLIB变量将 .SYSPATH.最后,当你准确的写好了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目次下输入下面个中一个敕令就可以了Make fooGmake foo不出不测,你将会得到lmp_foo的可履行文件. 附加建义LAMMPS你可以在统一个SRC目次下为多平台编译LAMMPS.每一个目标都有他自已的目标路径,Obj_nam e 用于存贮指定体系的目标文件.清算输入make clear-all或make clean-foo将会清算LAMMPS在编译时创建的目标文件.为windows编译LAMMPS在LAMMPS下载页面上可以下载已经编译好了的windows可履行文件.如已经编译好了的windows可履行文件不能知足你的请求的时刻,你可以在windows平台上从源文件编译L