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lammps做分子动力学模拟时,需要一个输入文件(input script),也就是in文件,以及关于体系的原子坐标之类的信息文件(data file)和势文件(potential file)。lammps在执行计算的时候,从这个in文件中读入命令,所以对LAMMPS的使用最主要的就是对in文件的编写和使用。

下面是in文件书写方面的注意事项以及对4个模块的详细解释,原文来源于百度文库:

http://wenku.baidu.com/view/152b56906bec0975f465e26a.html?re=view

由RCWDliwei于2014年4月13日上传。在转载并重新编排之前对原文作者表示致谢。

   1lammps命令分类整理

Initialization

atom_modify, atom_style, boundary,dimension, newton, processors, units

Atom definition

create_atoms, create_box, lattice, read_data, read_restart, region, replicate

Force fields

angle_coeff, angle_style, bond_coeff, bond_style, dielectric, dihedral_coeff,

dihedral_style,improper_coeff, improper_style, kspace_modify, kspace_style,

pair_coeff, pair_modify, pair_style, pair_write,special_bonds

Settings

communicate, dipole, group, mass, min_modify, min_style, neigh_modify,

neighbor, reset_timestep, run_style, set, shape, timestep, velocity

Fixes

fix, fix_modify, unfix

Computes

compute, compute_modify, uncompute

Output

dump, dump_modify, restart, thermo, thermo_modify, thermo_style, undump, write_restart

Actions

delete_atoms, delete_bonds, displace_atoms, displace_box, minimize, run, temper

Miscellaneous

clear, echo, if, include, jump, label, log, next, print, shell, variable

 2、命令书写注意事项

  1. 每一非空行都被认为是一条命令(大小写敏感,但极少有命令或参数大写的)。
  2. 各命令的顺序可能会对计算产生影响,但大部分情况下不会有影响。
  3. 每行后的“&” 表示续行(类似fortran);“#”表示注释(类似bash)。
  4. 每行命令中的不同字段由空格或者制表符分隔开来,每个字段可以由字母、数字、下划线、或标点符号构成。
  5. 每行命令中第一个字段表示命令名,之后的字段都是相关的参数。
  6. 很多命令都是在需要修改默认值的情况下才特别设置的。

 3in文件4个部分的详细解释

       3.1   Initialization

这一部分包含了关于计算体系最基本的信息,例如:

  • units: 单位系统(units style),lammps现在提供包括lj、real、metal、si和cgs几种单位系统;
  • dimension: 定义了两维或者三维模拟(默认是三维);
  • boundary: 定义了分子动力学体系使用的边界条件,例如周期性边界条件或者自由边界条件等;
  • atom_style: 定义模拟体系中的原子属性,这一命令与力场设置的参数中的原子类型(atom type)不同;
  • pair_style: 相互作用力场类型,例如范德化势或者硬球势等;
  • bond_style: 键合相互作用势类型;
  • angle_style: 键角作用势类型;
  • dihedral_style: 二面角作用势类型;
  • improper_style: 混合作用势类型;

    还有其它一些参数设置,例如newton,
    processors,boundary, atom_modify等,可查阅lammps官网。

3.2   Atom
definition

lammps提供3种定义原子方式

  1. 通过read_data或read_restart命令从data或restart文件读入,这些文件可以包含分子拓扑结构信息,这一方法在续算上也很有用。
  2. 按照晶格的方式创建原子,这种方式不包含分子拓扑信息,可能会用到如下的一些命令:lattice, region, create_box,
    create_atoms。
  3. 对已经设置好的原子可以用replicate命令复制后生成一个更大规模的计算体系(注意它与周期性边界条件是两个不同的概念)。
  4. 相应命令:

lattice ** 晶格参数
region **  选择一个区域
create_box **  创建一个盒子
create_atoms ** 创建原子
group, **  给原子分组
delete_atoms,**  删除某些原子

delete_bonds, 
displace_atoms,* 移动某些原子
replicate* 将已经构建的模型在三维重复复制放大
read_data***这个命令就是用来读取其他软件建的模型的
read_restart* 以之前运行的结果作为这次计算的初始构型  

     3.3
  Settings

原子或分子的拓扑信息定义好后,就需要制定一系列的设置,例如力场系数、模拟参数、输出选项等

      力场系数可以通过这样的一些命令来定义:pair_coeff,
bond_coeff, angle_coeff, dihedral_coeff, improper_coeff, kspace_style,
dielectric, special_bonds等。实际上力场系数也可以在关于体系的原子坐标之类的信息的文件(data file)中制定,这样具体参考read_data命令的相关介绍。

模拟参数可以由如下这样一些命令来设置:neighbor,
neigh_modify, group, timestep, reset_timestep, run_style, min_style, min_modify等。模拟过程中通过compute,
compute_modify, variable等一些命令来制定。

      输出选项可以由thermo, dump, restart等一些命令来设置。

----------------------------------------Seting---------------------------------------------

neighbor,
**  截断半径相关的设置
neigh_modify, **
timestep,** 模拟的步长
compute, *** !定义计算,一般我们需要的输出数据就需要这个命令来定义
uncompute *  取消某个compute设置
variable**这个命令可以多次使用,定义一个变量

reset_timestep, ** 步长计数器清零,有多个run命令的需注意这个
run_style, 配套run的,不一定需要
compute_modify *配套compute的

----------------------------------------Minimize-------------------------------------------
结构优化,注意和热力学平衡区分开来
minimize,**
min_style, **
min_modify **

     

     3.4   Run a simulation

通常run命令被设置在in文件的最后,使用run命令来开始一个分子动力学模拟的过程。另外,使用minimize命令来实施能量最小化计算,使用temper命令来进行复制品交换采样模拟。

关于LAMMPS计算前后的处理问题,计算前的原子初始形态文件的生成,由read_data读入一个data文件,这个文件包括体系中各个原子的xyz坐标等等相关参数,或者由其他软件生成并修改后符合LAMMPS的输入文件格式生成。而计算后的输出,因为LAMMPS不支持图形输出,需要借助第三方可视化软件实现,例如VMD。

LAMMPS的输出文件主要可以分为三种:

一种是log.lammps,这里面记录了整个计算过程屏幕上显示的所有信息,可由thermo、thermo_modify等命令控制;

另一种是输出应力、能量、原子位置、速度等等信息,由dump命令控制输出文件;

第三种是断点续算的restart文件输出信息,由write_restart命令控制。

------------------------------------------Output------------------------------------------
dump, ** 输出数据,输出的为单个原子的信息,可视化就用它
undump,* 取消某个dump设置
thermo, ** 输出全局数据,比如温度,压强,长度,总能量等
thermo_style,* 配套thermo的
thermo_modify,*
(后面的都是输出一些数据类型,我一般没怎么用,具体需要的可以单独自己了解)
dump image, 
dump_modify, 
dump movie, 
restart, *输出restart文件,对应前面read-restart,data文件只有原子坐标,restart含有部分计算信息
write_data, *将当前模型输出为一个data文件,对应之前的read-data,
write_dump, 
write_restart*
------------------------------------------Run a
simulation---------------------------------------- 
run,  ***这个命令出现之后,模拟才开始进行计算,前面的都是在设置计算过程

change_box, *
neb prd, 
rerun, 
temper

-------------------------------------------Others--------------------------------------------
这些命令主要可以实现循环以及逻辑判断,通过他们,可以向更复杂的模拟过程前进
clear,*   log, *   echo,   if, *  include,  jump, *   label, *  
next, *  print, *   shell,

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