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LAMMPS分子动力学模拟:入门技巧与实际应用

网络整理 2023-10-02 15:02

LAMMPS是一款精典的分子动力学软件,免费开源,可以模拟液态、固态或气态的粒子的系综。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,固态(金属、陶瓷,氧化物),粒状和粗料化体系。LAMMPS可以估算的体系小至几个粒子,大到上百万甚至是上亿个粒子。同时lammps代码可以更改和扩充,可以便捷的为之扩充上新特点和功能来匹配课题的个性化需求。

LAMMPS分子动力学模拟技术与应用LAMMPS基础入门

1LAMMPS的基础入门——初识LAMMPS是哪些?能干哪些?如何用?

1.1LAMMPS在win10和ubuntu系统的安装及使用

1.2in文件结构格式

1.3in文件基本句型:结合实例,讲解in文件常用命令

1.4data文件格式

1.5LAMMPS常见错误解决途径

实例操作:实例操作:运行并理解跟自己科研方向相仿的反例。

LAMMPS进阶(石墨烯、金属材料模拟专题)

2LAMMPS进阶实例操作,理解模拟对象的数学意义——从简单事例迈向文献模型,举一反三提升学习效率

实例操作:实例操作:

2.1把剪切模型转换成拉伸模型

2.2lattice命令石墨烯、金属、合金、高熵合金不同形状模型

2.3石墨烯(不同力场)、金属、合金、高熵合金等拉伸剪切热学性质模拟

LAMMPS进阶(纳米流体模拟专题)

3LAMMPS进阶实例操作,理解模拟对象的数学意义——从简单事例迈向文献模型,举一反三提升学习效率

实例操作:实例操作:

3.1把二维couette和poiseuille流动扩充成三维模型

3.2构建三维管线内的poiseuille流动

3.3进行石墨烯通道内的Couette流动和Poiseuille流动模拟

3.4调节通道表面电荷性质、亲疏水性质,剖析其对流动性质的影响

3.5学习使用packmol,构建复杂混和碱液体系模型

3.6模拟KCl等盐碱液的纳米流体流动

LAMMPS进阶(热传导模拟专题)

4LAMMPS进阶实例操作,理解模拟对象的数学意义——从简单反例迈向文献模型,举一反三提升学习效率

实例操作:

4.1理解导热系数意义

4.2把握lammps估算导热系数的几种方式

4.3碳纳米管等导热系数的模拟估算

LAMMPS进阶(多成份体系模拟专题)

5LAMMPS进阶实例操作,理解模拟对象的数学意义——从简单反例迈向文献模型,举一反三提升学习效率

实实例操作:

5.1金属、合金、高熵合金的磨擦模拟

5.2材料铣削模拟

5.3夹层结构(graphene/C60/graphene)在不同粗糙度条件下的磨擦模拟

LAMMPS进阶(金属、半导体材料的辐照模拟)

6离子辐照对石墨烯、金属、碳化硅的离位损伤模拟

6.1构建模拟体系的初始模型

6.2PKA动能、位移随时间变化

6.3点缺陷结构可视化6.4点缺陷的数目随时间变化

6.5点缺陷的空间分布及演变过程

备选内容,依据课堂进度和学员情况

VMD、OVITO、msi2lmp等有机小分子建模,模型合并及模拟轨迹文件处理等

LAMMPS中级(自建分子力场参数文件和金属有机框架材料晶体模型)

7LAMMPS分子力场文件创建及MOFs材料建模

7.1介绍固体材料单晶硅包试验数据结构,把握基本的材料几何特点

7.2借助MS软件重构MOFs材料单晶硅包模型和H2和CO2分子模型

7.3讲解分子作用势能函数,学习编撰MS软件中的力场参数文件(off文件)

7.4简单介绍巨正则系综MonteCarlo方式

7.5借助Sorption模块将H2和CO2分子插入到MOFs材料

7.6编撰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驰

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局长时间轨

迹平衡-输出研究所关心的性质。

实例操作:金属有机框架(实例操作:金属有机框架(MOFs)储氢和碳捕集模拟,估算密度分布,

分子的MSD

LAMMPS中级(分子筛纳米膜分离H2/CO2混和二氧化碳模拟)

8研究H2/CO2在ZIF--77膜材料中分离性能——模拟文献Science346(6215),1356--1359的分离过程

8.1借助MS软件重构ZIF-7膜材料单晶硅包

8.2设计H2/CO2与ZIF-7体系模型

8.3自定义分子力场文件(frc文件),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驰

8.5模拟步骤:包括能量最小化NVT平衡,对

研究目标的性质进局长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。

实例操作:VMD中查看可视化的动态轨迹,估算密度分布,分子的MSD等,抽

取轨迹的动能、势能、总能量等相关数据,对轨迹进行初步剖析。

#6:7:9:8:9:b:3:4:a:7:f:8:7:8:9:e:a:c:c:e:1:1:9:4:3:e:1:4:2:0:3:3#

LAMMPS中级(ReaxFF碳溴化合物的燃烧)

9借助ReaxFF模块研究碳溴化合物的燃烧

9.1ReaxFF反应力场概述

9.2碳溴化合物和二氧化碳分子体系的建立

9.3能量最小化及常温弛豫

9.4升温模拟

9.5低温下氧化过程的模拟

9.6轨迹剖析及产物物种剖析与可视化

实例操作:碳溴化合物燃烧

LAMMPS中级(ReaxFF物理机械抛光)

10借助ReaxFF模块研究物理机械抛光

10.1借助LAMMPS进行复杂体系的建模

10.2能量最小化及预弛豫

10.3施压过程模拟10.4拉伸过程模拟

10.5采用OVITO查看动态轨迹以及数据剖析等

实例操作:物理机械抛光施压过程模拟

以上内容可作为学习参考

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