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1、LAMMPS、VMD软件的学习汇报一、分子动力学的简要介绍二、 Lammps软件的基本介绍三、Lammps模拟的相关命令四、VMD可视化处理软件的基础使用汇报内容一、分子动力学模拟第一原理计算 ：解薛定谔方程的过程电子结构方法：方程中包含了所有的原子核及电子的哈密度量和波函数密度泛函理论：用电子密度代替电子坐标，减少自由的计算计算物理可分为两大类：计算求解和计算机模拟利用 ，先由各个原子的位置计算系统的势能，得到各个原子所受的力及加速度，然后计算各原子在经过T之后 的位置及速度；由新的位置计算系统的势能，得到各原子的受力及加速度。反复循环，就可以得到系统中原子的运动轨迹并输出相关的热力学数据。
2、分子动力学模拟 ？:解牛顿运动方程的过程优势: 把整个原子作为一个质点进行模拟，减少了自由度的计算，加大了可计算的体系的空间和时间尺度，简化数据处理和分析。二、Lammps软件的基本介绍Lammps？Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator大规模原子/分子并行模拟器简单的来说，Lammps就是一个可根植于Windows和Linux系统的经典分子动力学代码；根据不同的边界条件和初始条件对相互作用的分子，原子，宏观粒子集合进行牛顿运动方程积分，并输出相关的热力学数据。优点：u免费开源的代码；可以根据需要修改、扩展计算程序（C
3、+）u可对固、液、气三种状态的物质进行模拟u能模拟多种模型体系（原子，聚合物，有机分子，粒子材料）u模拟体系可达上百万个粒子（计算资源）u方便的并行计算模拟流程：三、Lammps模拟的相关命令一般而言,一个Lammps工作目录需要包含以下几个文件; Lammps执行程序 脚本文件（in文件） 势函数文件（eam.alloy ， tersoff， sw) data文件（体系的初始构型） MPI并行文件（多核运行计算）脚本文件的内容及书写格式In文件结构 一般分为4个部分：Initialization, Atom definition, Settings, Run a simulation（1）
4、Initialization模拟体系之前, 一些参数必须要被设置. 相关的命令有:units, dimension, boundary, atom_style 等. （2） Atom definitionlammps提供3种方式定义原子: 按照晶格的方式创建原子, 相关命令: lattice, region, create_box , create_atoms . 通过read_data 或 read_restart 命令从data或restart文件读入（可包含 出原子坐标之外的一些信息） 已经设置好的原子可以用replicate命令复制以生成一个更大规模的 模拟体系. （3）setting
5、s原子信息定义好后, 要定义一系列的设置: 力场系数、模拟参数、输出选项 等. 力场系数可以通过这些命令定义: pair_style , pair_coeff , bond_coeff , angle_coeff 等。 各种模拟参数由这些命令设置: neighbor, group, timestep, reset_timestep , run_style , min_style. fix命令是lammps中很重要的一个命令, 它包括很多子命令, 对体系施加 一系列的约束条件，选择系综等等. 设定 lammps进行各种计算: compute, variable. 输出选项由thermo, dum
6、p, restart命令设置. (4)Run a simulation使用run命令开始一个分子动力学模拟;用minimize命令来实施能量最小化(molecular statics)units Syntax: units style style = lj or real or metal or si or cgs or electron Examples:units lj units metaldimension Syntax: dimension N N = 2 or 3 Examples:dimension 3atom_style Syntax: atom_style style arg
7、s style = atomic or body or charge or dipole or electron or full or molecular or peri or sphere or tri or hybrid Examples:atom_style atomic atom_style fullInitializationboundaryFixed boundary (f)Free boundary (s)Periodic boundary (p)柔性边界 (m): 允许边界上的粒子有微小 移动以反映内层粒子的作用力施加到它 们身上的情况 Syntax: boundary x y
8、 z x, y, z = p or s or f or m, one or two lettersExamples:boundary p p f boundary p fs p boundary s f fm 边界条件不同，模拟所得到的结果会有所不同，应根据实际模拟的 问题和选用的系综来选取合适的边界条件Al块体结构 lattice fcc 4.0495 #定义晶格类型 region box block 0 10 0 10 0 10 #定义模拟盒子的大小 create_box 1 box #创建模拟盒子 create_atoms 1 box #在模拟盒子中创建原子lammps内部搭建模型NaC
9、l结构 lattice custom $x a1 1.0 0.0 0.0 a2 0.0 1.0 0.0 a3 0.0 0.0 1.0 &basis 0.0 0.0 0.0 basis 0.5 0.5 0.0 basis 0.5 0.0 0.5 basis 0.0 0.5 0.5 &basis 0.5 0.5 0.5 basis 0.0 0.0 0.5 basis 0.0 0.5 0.0 basis 0.5 0.0 0.0 region box block 0 5 0 5 0 5 create_box 2 box create_atoms 2 box basis 1 1 basis 2 1 ba
10、sis 3 1 basis 4 1 &basis 5 2 basis 6 2 basis 7 2 basis 8 2 Atom definitionLAMMPS 2013 data file for alcucouple #注释行61968 atoms #总原子数 2 atom types #原子类型0.000000000 68.760400000 xlo xhi #模拟盒子x方向尺寸0.000000000 68.760400000 ylo yhi #模拟盒子y方向尺寸0.000000000 186.420900000 zlo zhi #模拟盒子z方向尺寸Masses #关键字：定义原子质量1
11、 26.982000 #定义第一种原子质量2 63.546001 #定义第二种原子质量Atoms #关键字：定义原子坐标 1 1 0.000000000 0.000000000 33.825999948 #原子坐标:原子编号 原子类型 x坐标 y坐标 z坐标 2 1 0.000000000 0.000000000 102.6674999483 1 2.022364706 2.022364706 33.8259999484 1 2.022364706 2.022364706 102.6674999485 1 0.000000000 2.022364706 35.8507499486 2 2.02
12、2364706 0.000000000 35.8507499487 2 0.000000000 0.000000000 37.8754999488 2 2.022364706 2.022364706 37.8754999489 2 0.000000000 2.022364706 39.90024994810 2 2.022364706 0.000000000 39.900249948外部搭建模型不同的atom_style, data文件格式不尽相同定义原子坐标的格式atomic atom-ID atom-type x y z charge atom-ID atom-type q x y z f
13、ull atom-ID molecule-ID atom-type q x y z hybrid atom-ID atom-type x y z sub-style1 sub-style2 . bonds = # of bonds in system angles = # of angles in system dihedrals = # of dihedrals in system impropers = # of impropers in system bond types = # of bond types in system angle types = # of angle types
14、 in system dihedral types = # of dihedral types in system improper types = # of improper types in system不管采用什么途径，只要data文件格式符合要求，lammps就可以读入Materials studio结合msi2lmp写入data文件u在MS搭建好模型u在Modules中选择Discover模块，将Forcefield设置为cvffuCalculate之后将构型文件Export，保存为*.car *.cor类型u直接export保存为*.car *.cor类型u将保存的两个文件*.car和*.mdf 复制到msi2lmp的工作路径u在msi2lmp路径下执行 ./msi2lmp.exe * -class I -frc cvff data.* settings力场参数（势函数的调用）pair_style pa
