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金属材料模拟中Lammps的单位-
分子动力学模拟
的Lammps实现
金属材料模拟中Lammps的单位
2025-04-22 14:22:30
320KB
分子动力学
1
MDFort:使用OpenMP和OpenACC在Fortran中进行
分子动力学模拟
《使用OpenMP与OpenACC在Fortran中进行
分子动力学模拟
——MDFort解析》
分子动力学模拟
(Molecular Dynamics,MD)是计算化学和物理领域的重要工具,它通过数值方法来模拟分子系统的运动,以研究物质的性质。在高性能计算环境中,OpenMP和OpenACC并行编程技术的应用能显著提升MD模拟的效率。MDFort,作为一个基于Fortran的MD模拟软件,巧妙地融合了这两种并行化技术,实现了高效、大规模的
分子动力学模拟
。 让我们深入了解OpenMP。OpenMP是一种用于共享内存并行计算的API,主要应用于C、C++和Fortran等编程语言。它提供了一组库函数和编译器指令,允许程序员轻松地在多核处理器上实现并行化。在MDFort中,OpenMP被用来并行化分子系统的更新计算,每个核负责处理一部分分子,从而充分利用多核处理器的计算能力,提高整体计算速度。 OpenACC是另一种并行编程模型,主要用于加速GPU(图形处理单元)计算。与OpenMP不同,OpenACC主要针对异构计算环境,特别是那些包含CPU和GPU的系统。在MD模拟中,OpenACC可以将耗时的计算任务如力场计算、分子间相互作用的评估等转移到GPU上执行,以利用其并行计算能力,进一步提升性能。 MDFort的主要工作流程包括以下几个步骤: 1. 初始化:设定模拟参数,如分子数量、温度、压力、时间步长等,并构建分子系统,分配到各个计算单元。 2. 力场计算:使用预定义的力场模型,如CHARMM、AMBER等,计算分子间的相互作用力,这是MD模拟的核心部分。 3. 时间步进:基于牛顿运动定律,根据当前力场计算每个分子的新位置和速度,这一步通常采用Verlet算法或其他高精度积分方法。 4. 并行化处理:通过OpenMP并行化分子的更新计算,每个线程处理一部分分子,同时利用OpenACC将计算密集型任务卸载到GPU上。 5. 边界条件处理:对于周期性边界条件,确保分子在模拟箱内的碰撞得到正确处理。 6. 输出与分析:收集并存储模拟数据,如分子坐标、速度、能量等,以便后期分析和可视化。 7. 循环迭代:重复以上步骤,直到达到设定的模拟时间或满足其他停止条件。 MDFort的设计和实现充分考虑了并行计算的效率和可扩展性。通过合理地划分工作负载,结合OpenMP和OpenACC的优势,使得MDFort能够在各种硬件平台上高效运行,无论是多核CPU还是配备GPU的高性能计算集群。这对于科学研究者来说,意味着能够更快地获取模拟结果,更深入地探索分子世界的奥秘。 总结,MDFort是一款结合了OpenMP和OpenACC的Fortran
分子动力学模拟
软件,它的出现为科学研究提供了强大的计算工具,极大地提高了MD模拟的效率,使得复杂的化学和物理过程的模拟成为可能。对于想要深入理解和应用
分子动力学模拟
的用户,掌握MDFort及其背后的并行计算原理至关重要。
2024-10-03 00:39:33
3KB
Fortran
1
ATOMSK中文手册的使用
刚开始学习分子动力学,在尝试了一段时间的lammps建模之后听说使用atomsk建模更加容易一些,因此选择对其进行学习,又因本人比较喜欢纸质版的东西,故进行了翻译整理,希望后续可以翻阅查看,也希望可以为大家带来帮助。 Atomsk 是一个强大的工具,主要用于
分子动力学模拟
前的预处理工作,如创建、修改和分析晶体结构。本文档是 Atomsk 的中文手册,旨在帮助初学者更好地理解和使用该软件。以下是对各功能命令的详细解释: 1. **add-atom(添加原子)**:这个功能用于在现有结构中增加新的原子,可以指定原子类型、位置以及添加的数量,以构建或扩展你的晶体模型。 2. **add-shells(创建壳)**:这个命令可以帮助你为部分或所有原子添加壳层,这对于模拟表面或界面的性质非常有用,可以增加原子层以模拟表面粗糙度或者界面相互作用。 3. **alignx(向量对齐)**:此功能可将第一个单元格向量与 X 轴对齐,确保你的模型具有正确的对称性和定向,这对于后续的模拟计算非常重要。 4. **cell(修改单元格向量)**:单元格向量是描述晶体结构的关键参数,你可以通过这个命令调整其长度和方向,以适应不同类型的晶体结构或模拟需求。 5. **center(居中)**:此命令可以将整个系统移动到其边界框的中心,便于观察和处理。 6. **crack(插入裂缝)**:在分子动力学中,研究材料断裂和裂纹行为很重要,Atomsk 提供了插入直线裂缝的功能,以便模拟裂纹扩展过程。 7. **cut(清除部分)**:可以删除系统中的选定区域,比如去除不想要的晶格部分或创建缺陷。 8. **deform(施加应力或应变)**:此功能允许你对系统施加单向的应力或应变,模拟拉伸、压缩或剪切等力学行为。 9. **dislocation(插入位错)**:位错是晶体中的线缺陷,对材料的机械性能有显著影响。尽管这部分你还不太熟悉,但 Atomsk 提供了插入位错的能力,对理解材料的塑性变形至关重要。 10. **disturb(随机移动原子)**:这个命令可以随机扰动原子的位置,模拟热运动或其他无序效应,这对于研究非完美晶体或高温环境下的系统特别有用。 11. **duplicate(复制系统)**:通过复制现有系统,你可以构建更大的超晶胞,模拟大尺度结构或探究周期性边界条件下的现象。 12. **fix(修复坐标)**:有时原子坐标可能因为各种原因出现错误,这个功能可以用来修正这些问题,确保模型的准确性。 13. **fractional(简化坐标)**:原子坐标可以表示为分数形式,这个选项用于将坐标从笛卡尔坐标转换为简化坐标,适用于周期性边界条件的处理。 14. **mirror(镜像转换)**:可以将系统沿指定平面进行镜像操作,用于创建对称结构或模拟表面的反面。 15. **options(应用选项)**:从文件读取选项列表,允许用户自定义和控制 Atomsk 的运行参数,提高灵活性和效率。 16. **orient(改变晶体方向)**:这个功能允许你改变晶体的定向,这对于研究特定方向上的性质(如晶体的滑移面或解理面)非常有用。 17. **orthogonal-cell(正交单元)**:寻找等效的正交单元格,保留系统的周期性,使得某些计算更为简便,例如计算晶体的电子结构。 18. **properties(设置属性)**:通过这个命令可以设置系统的各种属性,如原子类型、电荷、质量等,这些属性会影响
分子动力学模拟
的结果。 以上是 Atomsk 中文手册的部分内容概述,涵盖了原子结构的创建、修改和分析的基本操作。对于
分子动力学模拟
的学习者来说,掌握这些命令将极大地提高建模效率并提升研究质量。继续深入学习和实践,你将能够熟练运用 Atomsk 进行复杂晶体结构的建模和分析。
2024-07-17 16:58:36
1.93MB
分子动力学模拟
1
Cu熔化及凝固过程的
分子动力学模拟
Cu熔化及凝固过程的
分子动力学模拟
,黄维,梁工英,采用Embedded-Atom Method (EAM)作用势,利用分子动力学方法模拟Cu的熔化及凝固过程,研究了不同冷却速率对液态Cu凝固过程的影响,分析了升
2024-02-24 20:26:22
259KB
首发论文
1
packmol linux版本
packmol可用于将单个分子复制扩展成多个分子构成的团簇或体系,生成用于分子模拟的.pdb ,.XYZ,.mol2等文件
2022-12-26 18:02:47
98KB
linux
分子动力学模拟
建模
1
C使用EAM势模拟Ni的循环行为-
分子动力学模拟
的Lammps实现
C.使用EAM势模拟Ni的循环行为 u z x y 常温30K条件下 u u
2022-11-02 20:43:03
320KB
分子动力学
1
单晶Al熔化的
分子动力学模拟
(2013年)
采用Adams嵌入原子势(EAM),利用分子动力学方法对单晶A1的熔化过程进行了模拟,分析了A1样品体熔化过程中结构、能量的变化及表面熔化过程中固一液界面的移动情况。模拟的结果表明:对于A1样品体熔化过程,体系的体积和内能在1205K发生突变;通过计算1000-1200K下A1的表面熔化速度,得出热力学熔点为985K,与存在的实验结果基本吻合。
2022-09-07 12:04:31
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自然科学
论文
1
Si端面β-SiC(001)表面的原子结构随温度变化的
分子动力学模拟
Si端面β-SiC(001)表面的原子结构随温度变化的
分子动力学模拟
,马梨,赵耀林,本文采用了Tersoff/ZBL势对不同温度下Si端面的β-SiC(001)表面的原子结构进行了分子动力学(MD)模拟研究。模拟发现,各温度下Si端面的β-Si
2022-07-24 20:25:21
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,陈聪,,生物细胞低温冷藏过程中会造成冷冻损伤。添加抗冻剂能有效保护细胞。聚乙烯醇是一种有效的抗冻保护剂。本文采用分子动力学方法模
2022-07-10 15:14:28
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首发论文
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gromacs-5.0.7 _linux.tar.gz
gromacs-5.0.7分子动力学软件,linux版
2022-06-21 13:18:48
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分子动力学
分子动力学模拟
Gromacs
分子模拟
1
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