水箱建模最小二乘法_lammps软件学习基础操作建模
内部建模,即使用LAMMPS提供的命令建立模型。这种方法主要用于构建比较简单和标准的体系。
相关命令主要有4个:
lattice:定义晶格类型;
region:定义模拟盒子的大小;
create_box:创建模拟盒子;
create_atoms:在模拟盒子中创建原子。
当然,创建模型不仅限于这些命令,还有一些其他的命令,比如delete_atoms等。事实上,我看到有些大牛仅仅使用LAMMPS的内置命令,就建立了很复杂的模型。
下面简单举一例:构建6x6x6的FCC-Cu的晶胞
外部建模主要是通过数据文件 data file实现的,即只要你将你需要的构型以data file所要求的格式保存成文件,就能够被LAMMPS读入,而建立模型。
假如已经有了能够反映模型的data file后,就可以直接使用read_data命令完成建模了。
分子动力学模拟是一种研究分子体系结构与性质的重要方法,已被广泛用于化学化工、生物医药、材料科学与工程、物理等学科领域。传统实验需要大量的人力物力而且耗时,而计算机模拟的方法省时省力,可以用来求解解析理论无法求解的问题,模拟实验做起来困难或不可能做的条件,得到更贴近实际体系的结果。LAMMPS分子动力学程序是一款开源而免费的软件,可以模拟成千上万甚至几百万个原子、分子,常用于模拟液体中的粒子,固体和汽体的系综,也可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子,聚合物,生物,金属,粒状和粗料化体系。
分子动力学模拟是一种研究分子体系结构与性质的重要方法,已被广泛用于化学化工、生物医药、材料科学与工程、物理等学科领域。传统实验需要大量的人力物力而且耗时,而计算机模拟的方法省时省力,可以用来求解解析理论无法求解的问题,模拟实验做起来困难或不可能做的条件,得到更贴近实际体系的结果。LAMMPS分子动力学程序是一款开源而免费的软件,可以模拟成千上万甚至几百万个原子、分子,常用于模拟液体中的粒子,固体和汽体的系综,也可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子,聚合物,生物,金属,粒状和粗料化体系。
一、时间地点:
2020年5月23日——5月24日 在线直播(授课2天)
2020年6月4日——6月7日 线下(第一天报到、授课3天)
“LAMMPS分子动力学模拟技术与应用”专题线上+线下实战
一、LAMMPS基础 1 分子动力学模拟入门理论——掌握lammps的in文件中各命令的意义
1.1系综理论
1.2主要算法介绍
1.3积分步长的选取
1.4温度和压力控制
1.5周期性边界条件
1.6分子动力学模拟流程
二、LAMMPS入门学习 2 LAMMPS入门操作基础
2.1 Linux命令入门基础——熟练掌握LAMMPS所用的Linux命令
2.2 LAMMPS中一些安装包的介绍——为以后创建自己体系进行选择性安装
2.3 LAMMPS的linux版串行和并行及GPU版编译安装——掌握LAMMPS的编译方法,针对自己体系编译可执行文件。
2.4 LAMMPS的in文件结构格式、基本语法及常用命令讲解、data文件格式。
2.5 LAMMPS实例讲解。
实例操作:在linux系统编译安装自己的LAMMPS可执行程序。
三、LAMMPS进阶学习 3. LAMMPS各种参数计算
3.1 颗粒模拟
3.2 可视化快照
3.3 弹性常数模拟
3.4 计算热导率
3.5 计算粘度
3.6 计算均方位移
3.7 计算径向分布函数
3.8 计算扩散系数
3.9 计算能量数据
3.10 Lammps常见错误及解决途径
实例操作:学员结合自己的科研方向,选择运行契合自己研究方向的例子
四、Lammps的建模 4 LAMMPS建模——掌握基本操作流程
4.1 掌握lattice命令建立晶体模型
4.2 Packmol建模语法学习及实操
4.3 Material Studio建模学习及实操
4.4 VMD建模学习及实操
实例操作:把上述实操模型转换成lammps的data文件
五、从examples的简单例子,到完成自己的科研课题 5 通过examples中的例子,理解要模拟对象的物理意义
5.1 运行examplesflow 到建立水分子在石墨烯片层(碳纳米管)内的流动模拟
5.2 运行examplesshear 到石墨烯力学性质模拟
5.3 运行examplesfriction 到金属/合金的摩擦模拟
5.4 特殊结构的模拟建模(C60系列模型)
实例操作:学员探索由简单例子到自己科研课题的模拟过程
六、环氧树脂在二氧化硅表面吸附建模(CVFF力场) 6 环氧树脂在二氧化硅表面吸附吸能的影响
模拟过程
6.1 创建构型文件
6.2 建立输入脚本
6.3 运行能量最小化及体系的预松弛
6.4 压缩盒子达到指定的密度(针对不同研究体系掌握压缩方法的不同,并掌握判断方法和依据)
6.5模拟步骤:包括能量最小化-NVT平衡-NPT平衡-对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。
6.6. 查看动态轨迹和特殊帧的图片显示(采用VMD软件做出漂亮的图片和视频,学会用tcl脚本控制输出)
6.7 数据分析(origin软件的使用)
6.7.1 MSD分析
6.7.2 计算RDF
6.7.3 计算密度分布
七、LAMMPS高级研修,自建分子力场参数文件和金属有机框架材料晶体模型 7 LAMMPS分子力场文件创建及MOFs材料建模
7.1 介绍固体材料单晶包试验数据结构,掌握基本的材料几何特征
7.2 利用MS软件构建MOFs材料单晶包模型和H2和CO2分子模型
7.3 分子作用势能函数,编写MS软件中的力场参数文件(off文件)
7.4 巨正则系综Monte Carlo方法
7.5 利用Sorption模块将H2和CO2分子插入到MOFs材料
7.6 编写LAMMPS力场文件(frc文件),并通过lammps程序生成data文件
7.7 运行能量最小化及体系的预松弛
7.8 模拟步骤:包括能量最小化NVT平衡,对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。
实例操作:金属有机框架(MOFs)储氢和碳捕集模拟
八、分子筛纳米膜分离H2/CO2混合气体模拟
(模拟文献Science 346 (6215), 1356-1359) 8 研究H2/CO2在ZIF-7膜材料中分离性能
模拟文献Science 346 (6215), 1356-1359的分离过程
8.1 利用MS软件构建ZIF-7膜材料单晶包
8.2 设计H2/CO2与ZIF-7体系模型,模拟文献“Science 346 (6215), 1356-1359”的实验过程
8.3 自定义分子力场文件(frc文件),并通过lammps程序生成data文件
8.4 运行能量最小化及体系的预松弛
8.5 模拟步骤:包括能量最小化-NVT平衡,对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质
8.6 采用VMD查看动态轨迹
8.7 数据分析,计算RDF,MSD,密度分布,选择性等
实例操作:包括在VMD中查看可视化的动态轨迹,计算密度分布,分子的MSD等,抽取轨迹的动能、势能、总能量等相关数据,对轨迹进行初步分析
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