LAMMPS软件与分子模拟的实现资料解读.ppt

补充内容 Lammps与分子动力学 常用模拟软件 Lammps功能和原理 经典范例 1. 常用的MD模拟软件 NAMD：免费 主要针对与生物和化学软材料体系，程序设计水平高，计算效率高。有很好的分析辅助软件VMD。 AMBER 主要针对生物体系，也适当兼容一般化学分子。有很好的内置势能模型，自定义新模型和新分子很方便，有很完善的维护网站。计算效率不高运算速度慢。 CHARMM 主要针对生物体系，也包含部分化学体系。势能模型更新很快自定义新模型比较方便。计算效率低。 GROMACS 免费 主要针对生物体系，也适当照顾一般化学体系。算法好，计算效率高。界面友好，维护服务好。 TINKER 免费 一般性分子动力学软件，对生物体系略有偏重。优点支持多种模型。仍在开发中，某些方面还不完善。 DL-POLY 一般性分子模拟软件，界面友好，计算效率高。维护服务很好。 Materials Studio LAMMPS 免费 一般性分子模拟软件。兼容当前大多数的势能模型，编程水平高，计算效率高。可以模拟软材料和固体物理系统。 Materials Explorer 立足于Windows平台的多功能分子动力学软件。拥有强大的分子动力学计算及Monte Carlo软件包，是结合应用领域来研究材料工程的有力工具。Materials Explorer可以用来研究有机物、高聚物、生物大分子、金属、陶瓷材料、半导体等晶体、非晶体、溶液，流体，液体和气体相变、膨胀、压缩系数、抗张强度、缺陷等。Materials Explorer软件中包含2Body，3Body，EAM，AMBER等63个力场可供用户选择。Materials Explorer软件拥有完美的图形界面，方便使用者操作。 2. Lammps功能和原理 Lammps初识 Lammps的功能 Lammps的原理 Lammps的特点 Lammps的应用 Lammps初识 Lammps程序是一个经典分子动力学计算程序。全称 Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator 官方网址：/ 国内交流论坛： Lammps的功能 能（features） 一般意义（并行化，可扩充，脚本化输入，接口化编译） 专门意义（能建模原子类型，有什么力场，有那些原子操作，如何设置系综/边界/约束，积分方法，输出控制，前后图形处理，以及具有一些什么特色功能） 不能（non-features） - 非图形化界面，不能自动建立分子结构模型和分配力场参数，不具有复杂的分析的手段，不能可视化输出结果 补救：Pizza.py 工具包，用于建模和分析以及可视化，但是功能不够强大。 必须一些其他前后处理软件（几何建模，物理建模，可视化分析）结合使用，接口方法。 Lammps的基本原理 Lammps输入文件的主要组成部分 Initialization Atom definition Settings Run a simulation Lammps软件目前的特点 从势场角度看：建模软物质（生物分子，聚合物），固态材料（金属，半导体），以及粗粒子和介观材料。更一般的说是lammps程序是用来建模原子/介观/连续尺度物质以及其在热、力学、化学条件下的性质的模拟软件，因此是系统化方法。 Lammps程序运行环境：单CPU和多CPU，采用的是消息响应和模拟域的空间分解并行机制。 Lammps程序代码共享和模块化设计，具有功能易于扩充的特性。新版采用C/C++语言书写，周期性发布，以日期为为准，不断更新一些bug和增加一些功能。脚本语言应用开发。 美国能源部下属的圣地亚国家实验室发布，主要作者：Steve Plimpton, Aidan Thompson, and Paul Crozier 网上邮件组可以解决和及时交流 Lammps软件入门 明确自己的问题和方向，选择正确的工具 要做的是什么问题，属于物理，化学，力学，材料，还是都有？能否具体到希望要作出什么结果？实验和理论上是否有相似的研究？再看问题是否适合lammps程序？是否有别的程序可以替代选择或者联合选择？ 计算环境搭建可行性分析 现有计算机条件: 硬件水平决定模拟的规模 是否有相关的支持：软件环境 团队学习的重要：交流是非常重要 学习一点分子动力学基础 物理学基础：原子论，量子论，简单的数学 材料学基础：结构化材料，晶体理论 统计力学基础：热力学知识，统计分布 专业基础：热流热导分析，应力分析，辐射损伤分析，蛋白质 计算机基础：程序学习和改进，编程和硬件识别 如何利用好Lammps手册？ 求人不如求己 准备一份纸版，一份电子版放置在桌面。