LAMMPS手册■中文解析一、简介本局部大至介绍了 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儿个粒子，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 CF+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，比方，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展积分高效率计算的 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 力的大小进展优化过的，目的是防止局部粒子密度过高在并行机上，LAMMPS釆用的 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那么在运行过程中循环的控制都有严格的规那么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朵化类型力场：(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, c!ass2(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)•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)原子创立：〔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立原子删除儿何或逻辑原子基团复制已存在的原子屡次替换原子系综，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 积分器原子基团与儿何区域可选择不同的温度控制器有Nose/Hoover和B erend sen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辄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,它可以进展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展原子-连续体模拟在POEMS库中提供了刚体积分工具并行很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LI标型与无訂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展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立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立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U的力场参数对于分子体系或更复 朵的模拟体系，我们通常会用其它工具来创立或者是转换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，改变其格式以到达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儿个软件来完成高质量的可视匸作：VMDAtomEyePymolRaster3dRasMol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CHARMMAMBERNAMDNWCHEMDL_POLYTinkerCHARMM, AMBER, NAMD, NWCHEM, Tinker是专们用于模拟生物分子的二、开场本局部主要描述如何创立和运行LAMMPSa1. 在LAMMPS发行包理含有：READMELICENSEBench：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设你下载的是windows可执行文件的话，你里而只有一个文件（并行与非并行两种）Lmp-windows.exe2. 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，里而要选择编译器，附加 的一些将要用到的库等事先装上MPI或FFT等库编译岀一个可执行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gmakc,你将会 看到一列的可选项假设其中有一种符合你的机器，你可以输入像下而一样的命令：Make linuxGmake mac注意，在一个多处理器或多核处理器的平台上你可以进展平行编译，在make命令中使用“-j"选项 獄可以，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*为划的文件的话，说明你 机器上的make器允许makefile中使用通配符那就偿式使用gmakc如还不行的话， 就试试参加-f选项，用Makefile.list作为make对像如：Make makelistMake -f makefile.list linuxGniake -f makefile」st mac(2) 当你使用低水平的makefile时，可能由于对机器的设程不正确，会导致一些错误。
假设你的 平台叫“foo"，的话，你将要在MAKE i录中创立一个Makefile.fooo使用任何一个与你机器相 近的文件作为开场总是一个不错的选择3) 如你在的时候出现库丧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makcfile.foo.编辑一个新的低水平makefile.foo:(1) 在#后的句子中，替换foo,不管你写成什么，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"局部为你的C++编译器列出编译器与器的设置，包括优化符 号你可以在任何UNIX系统中使用G卄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变疑中列岀来DEPFLAGS设置可以让C++编译器创立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立依赖关系列表，或者你可以用选项一⑶ **system-specific settings。