​LAMMPS分子动力学模拟技术与应用

课程

内容

第一天 上午

LAMMPS基础入门

1  LAMMPS的基础入门——初识LAMMPS是什么？能干什么？怎么用？

1.1 LAMMPS在win10和ubuntu系统的安装及使用

1.2 in文件结构格式

1.3 in文件基本语法：结合实例，讲解in文件常用命令

1.4 data文件格式

1.5 LAMMPS常见错误解决途径

实例操作：运行并理解跟自己科研方向相近的例子。

第一天 下午

LAMMPS进阶

（石墨烯、金属材料模拟专题）

2 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

实例操作：

2.1 把剪切模型转换成拉伸模型

2.2 lattice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力学性质模拟

第二天 上午

LAMMPS进阶

（纳米流体模拟专题）

3 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

实例操作：

3.1 把二维couette和poiseuille流动扩展成三维模型

3.2 建立三维管道内的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，分析其对流动性质的影响

3.5 学习使用packmol，建立复杂混合溶液体系模型

3.6 模拟KCl等盐溶液的纳米流体流动

第二天 下午

LAMMPS进阶

（热传导模拟专题）

4 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

实例操作：

4.1 理解导热系数意义

4.2 掌握lammps计算导热系数的几种方法

4.3 碳纳米管等导热系数的模拟计算

第三天 上午

LAMMPS进阶

（多成分体系模拟专题）

5 LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

实例操作：

5.1 金属、合金、高熵合金的摩擦模拟  

5.2 材料切削模拟

5.3 夹层结构(graphene/C60/

graphene)在不同粗糙度条件下的摩擦模拟

第三天 下午

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 建立模拟体系的初始模型

6.2 PKA动能、位移随时间变化

6.3 点缺陷结构可视化        6.4 点缺陷的数量随时间变化

6.5 点缺陷的空间分布及演化过程

备选内容，根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

第四天 上午

LAMMPS高级

（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 讲解分子作用势能函数，学习编写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，计算密度分布，分子的MSD等性质。

第四天 下午

LAMMPS高级

（分子筛纳米膜分离H2/CO2混合气体模拟）

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

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。  

实例操作：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。

第五天上午

LAMMPS高级

（ReaxFF碳氢化合物的燃烧）

9 利用ReaxFF模块研究碳氢化合物的燃烧

9.1 ReaxFF反应力场概述

9.2 碳氢化合物和氧气分子体系的构建

9.3 能量最小化及常温弛豫

9.4 升温模拟

9.5 高温下氧化过程的模拟

9.6 轨迹分析及产物物种分析与可视化

实例操作：碳氢化合物燃烧中升温模拟和高温下氧化过程模拟

第五天下午

LAMMPS高级

（ReaxFF化学机械抛光）

10 利用ReaxFF模块研究化学机械抛光

10.1 利用 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分析等

实例操作：化学机械抛光施压过程模拟和拉伸过程模拟