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御剑江湖

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[资源] 【分享】LAMMPS的语法中文解释

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
 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）。
 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。
 每行后的“&” 表示续行（类似fortran）。
 “#”表示注释（类似bash）。
 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。
 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。
 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例如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。

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