LAMMPS in文件注意事项及详细解释

LAMMPS in文件注意事项及详细解释

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的文件（data 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。

下面介绍一些关于in文件的事项： 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. in文件中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）。 4. “#”表示注释（类似bash）。

5. 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。

6. 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。 7. 很多命令都是在需要修改默认值的情况下才特别设置的。

in文件整体来看分为4个部分

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。

其他还有一些参数设置，例如newton, processors,boundary, atom_modify等。

2. Atom definition

lammps提供3种定义原子方式：

? 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。

? 按照晶格的方式创建原子，这种方式不包含分子拓扑信息，可能会用到例如如下的

一些命令：lattice, region, create_box, create_atoms。

? 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。

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。

力场系数可以通过例如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。

各种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。

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

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。

其他一些重要的命令被分类列于如下：

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

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。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wnxt.html