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LIGGGHTS二次开发入门
LIGGGHTS(LImitedGranularGeoHybridizedwithLAMMPS)是一款基于离散元法(DEM)的材料模拟软件,广泛应用于颗粒系统的研究和工业应用。LIGGGHTS的核心是LAMMPS(Large-scaleAtomic/MolecularMassivelyParallelSimulator),它是一个高效的并行分子动力学模拟软件。LIGGGHTS通过扩展LAMMPS的功能,使其能够处理颗粒系统,从而在材料科学、化学工程、环境工程等领域中发挥重要作用。
1.LIGGGHTS的基本架构
LIGGGHTS的架构基于LAMMPS,因此在理解LIGGGHTS的二次开发之前,首先需要对LAMMPS的基本架构有所了解。LAMMPS的架构主要分为以下几个部分:
输入脚本:用户通过输入脚本定义模拟的参数和流程。
初始化模块:负责读取输入脚本并初始化模拟环境。
计算模块:包括力计算、时间积分、温度控制等核心计算功能。
输出模块:负责生成模拟结果文件,如轨迹文件、能量文件等。
并行计算模块:支持多核和分布式计算,提高模拟效率。
LIGGGHTS在LAMMPS的基础上增加了颗粒系统的处理模块,包括颗粒间的相互作用、颗粒与壁面的相互作用等。这些模块通过扩展LAMMPS的类和方法实现,因此二次开发的主要工作是理解和修改这些类和方法。
2.LIGGGHTS的二次开发环境搭建
在进行LIGGGHTS的二次开发之前,需要搭建合适的开发环境。以下是一些常见的开发环境搭建步骤:
安装LIGGGHTS:
首先,从LIGGGHTS的官方网站下载必威体育精装版版本的源代码。
使用CMake生成Makefile文件,然后编译安装。
#下载LIGGGHTS源代码
gitclone/CFDEMproject/LIGGGHTS-PUBLIC.git
#进入源代码目录
cdLIGGGHTS-PUBLIC
#使用CMake生成Makefile
cmake-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../install-DWITH_MPI=ON-DWITH_VTK=ON.
#编译并安装
make-j4
makeinstall
配置开发环境:
安装必要的开发工具,如GCC、Python等。
配置IDE(如VisualStudioCode、CLion等),以便于代码的编写和调试。
#安装GCC
sudoapt-getinstallgccg++
#安装Python
sudoapt-getinstallpython3python3-pip
熟悉LIGGGHTS的源代码结构:
LIGGGHTS的源代码主要位于src目录下,包括核心模块、DEM模块、用户自定义模块等。
通过阅读源代码文档和注释,了解各个模块的功能和调用关系。
3.基础类和方法的扩展
LIGGGHTS的二次开发主要涉及对基础类和方法的扩展。以下是一些常见的扩展方法:
扩展力计算模块:
力计算模块是DEM的核心部分,负责计算颗粒间的相互作用力。可以通过继承Pair类实现新的力计算模型。
//自定义力计算模型
#includepair.h
#includeatom.h
#includeforce.h
#includeupdate.h
#includeneighbor.h
#includeneigh_list.h
classPairMyModel:publicPair{
public:
PairMyModel(classLAMMPS*lmp):Pair(lmp){}
virtual~PairMyModel(){}
virtualvoidcompute(int,int);
virtualvoidsettings(int,char**);
virtualvoidcoeff(int,char**);
virtualdoubleinit_one(int,int);
protected:
doublecut_global;//全局截断距离
double**cut;//每对原子的截断距离
double**epsilon;//每对原子的相互作用能
double**sigma;//每对原子的相互作用半径
};
voidPairMyModel::compute(inteflag,intvflag){
inti,j,n,itype,jtype;
doublext
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