Lammps 开坑之in文件解释
前言
Lammps运行一般只需要一个in文件和相关的势文件。对于势文件可以在网上下载，对于in文件需要自己编写
一般来说，in文件内容的主要框架包含以下几个部分：
初始模拟系统设置
初始模型构建（读取模型数据）
定义原子间相互作用势或设置力场（势文件或力场文件）
定义原子/体系某些信息的计算（原子势能。。）
定义输出原子（坐标）/体系（热力学）信息
模拟环境设定并运行
示例文件
计算钨的空位形成能。
1 | units metal |
in文件解释
初始模拟系统设置
unit metal
定义整个模拟中的单位
boundary p p p
boundary命令是用来定义边界条件的，LAMMPS提供了四种边界条件
p：周期性边界条件
f：非周期性边界条件，采用这种边界条件，当有原子运动到盒子以外的区域时，该原子便会被系统删除。需与thermo_modify和lost
ignore 这条命令结合使用。
s：该方向的长度会随着原子的运动而改变（以保证不丢失原子）。
m：该方向的大小会随着原子的运动而改变，但该方向长度有最小值。
boundary p p p (三个方向均为周期性边界条件)
boundary p p f (只有z方向为f)
boundary p p s
boundary p p m
atom_style atomic
告诉LAMMPS模拟的体系中有什么比如说原子，键角，电荷之类的，
若模型中只有原子：
atom_style atomic（一般金属体系就选这个即可）
若模型中还要考虑键角作用，则：
atom_style angle （可能适合于水分子模型模拟）
neighbor skin style
skin=extra distance beyond force cutoff(distance units)style=bin / nsp / multi
LAMMPS在计算各个粒子间作用力时，当两个原子的距离超过截断半径时，它们之间的作用将不被考虑。但是，分子动力学程序在运行时，如果每一步都要判断每个原子的截断半径内有哪些原子，所耗费的计算资源也会随之原子数的增加而指数级增加。为了并行加速计算，LAMMPS构建邻域列表节省原子之间距离的判断的时间。
neighbor命令一般可以不用设置，即保持默认值即可，体系较大时可以适当与neighbor_modify（定义邻域列表的更新频率）修改参数减少计算量（增大bin的值以及降低更新列表的频率。。）
dimension
定义模拟体系维度的，一般默认为3维（所以一般不用管），也可以设置为2维
初始模型构建
read_data file.dat
直接读取模型文件
使用命令创建简单模型
lattice
region
create_box
create_atoms
group
delete_atoms
lattice
定义晶格类型，晶格常数，以及晶向方向
1 | lattice bcc 3.168 orient x 1 0 0 orient y 0 1 0 orient z 0 0 1 |
构建一个晶格常数为3.168，晶格类型为bcc的模型，其x方向的矢量为 [100]
默认值
1 | orient x 1 0 0 orienty 0 1 0 orient z 0 0 1 |
region
构建模拟盒子大小以及划分模拟区域
1 | region box block 0 10 0 10 0 10 units lattice |
表示构建一个10a 10a 10a大小的模拟盒子（a为晶格常数），
units lattice为默认值
可以换成units box[那么这个盒子的大小就是10 10
10（埃）]
region 1 block 1 9 1 9 1 9
表示将盒子中x（1a-9a），y（1a-9a），z（1a-9a）的区域选中，定义为区域1，用于后续模拟。
注：一般box这个单词只用于与盒子相关的地方，只选取部分区域时，不要将其定义为box。
create_box
LAMMPS模型中有几类原子，几类键等等
create_box 2 box
表示盒子中有2种原子。
create_box 2 box bond/type 2
表示盒子中有2种原子以及2种键长。
create_atoms
表示往盒子中添加原子
1 | create_atoms 1 box |
表示将类型1的原子按照lattice命令的设定填满盒子。
1 | create_atoms 2 single 5 5 5 |
表示在坐标为（5a, 5a, 5a）的地方添加一个类型为2的原子。
group
表示将选中的原子定义为一个组，用于后续模拟
group 1 type 1
表示将所有类型为1的原子设置为1组；
group 2 region 2
表示将处于区域2中的所有原子设置为2组；
group 3 union 1 2
表示将1，2组合并为3组。
delete_atoms命令
表示删除不需要的原子，例如
delete_atoms group1
表示将1组的原子删掉；
delete_atoms region 2
表示将区域2中的原子删掉；
结构优化 静态优化方法 分子静力学方法
1 | minimize 1.0e-12 1.0e-12 10000 10000 |
1.0e-12:力的收敛精度
1.0e-12:能量的收敛精度
10000:最大迭代次数
10000:力和能量的最大评估次数
定义原子/体系信息计算
计算每个原子势能 1为compute代号
1 | compute 1 all pe/atom |
计算每个原子在x,y,z方向受力
1 | compute 1 all property/atom fx fy fz |
在命令dump 1 all custom 100 W.xyz id type x y z后面加上c_1(表示输出计算的原子势能)：
1 | dump 1 all custom 100 W.xyz id type x y z c_1 |
c为compute的缩写，1为这个compute的代号，
若写为compute x all pe/atom, 则输出的写为c_x
定义输出原子/体系(热力学)信息(1)
thermo 定义多少步输出一次热力学信息
thermo_style 输出需要的热力学信息
1 | thermo_tyle style args |
其中custom表示所需的热力学信息由我们自定义：
step表示输出运行的步数是多少temp表示体系的温度ke表示体系的动能pe表示体系的势能pxx,pyy,pzz,pxy...表示体系各个方向的压强
定义输出原子/体系(热力学)信息(2)
一般重要结果都是通过dump输出
1 | dump 1 all custom 500 file_name.xyz id type x y z |
all表示对于所有原子（当然也有只输出一部分原子的表示方式，与之前介绍的group命令相关），500表示每运行500步输出一次file_name.xyz为输出文件的文件名，而其中的内容有：
id：原子的序号type：原子的类型x,y以及z：原子的坐标
模拟环境设定
1 | velocity` `fix` `timestep` `run |
velocity
分子动力学模拟，模拟过程中原子是动的，模拟初期我们需要给与原子初速度。
1 | velocity all create 300.0 4928459 dist gaussian |
其中all表示赋予所有原子
300为300 K；
4928459为随机正整数；
dist gaussian为原子速度分布满足高斯分布。
timestep
设置模拟步长
timestep 0.001 (ps还是fs与之前介绍的units命令有关)
fix
设置模拟系综（nve,nvt,npt等）
1 | fix 1 all nvt temp 300 300 100.0 |
控制体系在温度为300K左右的nvt环境下模拟
对原子进行操作
1 | fix 2 bottom setforce 0.0 0.0 0.0 |
设定bottom区域（region命令）的原子的受力为0（固定原子时会用到）
帮助输出所需信息，例：
1 | fix extra all print 100 "Coords of marker atom =$x $y $z" file coord.txt |
run
设置运行步数
1 | run 10000 |
表示运行10000步，运行步数与步长相乘即可得模拟时间（不是计算时间~）
从log文件输出信息
1 | variable |
variable用于变量定义
1 | variable E0 equal etotal |
由于etotal是系统的总能量值（特殊的词，LAMMPS中已定义为系统总能量，其它热力学信息特定词可详查thermo_style命令），会随着命令的执行而不断变化，所以这里连用两个variable命令来记录第一次优化后系统的能量值。
1 | variable N equal count(all) |
同理，连用两个variable命令来记录第一次优化后的总原子数，count（all）表示计算总原子数目。
而第二次（最后一次）优化后，由于etotal不再变化，则只需用一个variable命令记录。