整理LAMMPS手册中文版讲解Word格式文档下载.docx

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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：

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：

（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POEMS库中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。

（2）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。

你可以在任何UNIX系统中使用G++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MPI库。

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MPICH1.2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