脚本入门
# 脚本入门
本节教程定位到手册 (opens new window)的5.1-5.3节
- LAMMPS的脚本语法风格是类UniX风格；
- LAMMPS逐行读取并执行脚本，直到某些命令启动计算；
- 因此很多设定命令都是无所谓先后的，但:
- 有些命令只有在特定的命令后才会生效；
- 有些命令依赖于上一个命令中的设定值。
# 语法规则
LAMMPS命令大小写敏感；脚本的每一行将会是一条指令; 所有的命令都为小写，因此可以使用大写作为ID。
- LAMMPS命令大小写敏感；
- 脚本的每一行将会是一条指令;
- 所有的命令都为小写，因此可以使用大写作为ID。
- 若一行开头字符为
#， 本行将会被认为是注释而被忽略； - 与Unix相似，
$和${}都表示变量。区别在于，单后只能跟一个**字母**，`{}`其中允许单词和表达式；
variable X equal (xlo+xhi)2+sqrt(v_area)
region 1 block $X 2 INF INF EDGE EDGE # 单$用法
2
$()将立刻解释括号中的数学表达式，或者是用于C语言风格的格式控制。
上式等价于：
region 1 block $((xlo+xhi)2+sqrt(v_area)) 2 INF INF EDGE EDGE # $()用法
print "Final energy per atom: $(pe/atoms:%10.3f) eV/atom" # 格式控制
2
任何形式的$都不允许嵌套, 以下将不被允许：
print "B2 = ${$x-1.0}"
但是可以用v_ v变量代替：
print "B2 = $(v_x-1.0)"
- 与其他编程语言相似，标识符间使用空格隔开；
- 一行第一个单词为命令名，其后的所有单词均为参数；
- 若一条命令过长需要换行，于行末添加
&，LAMMPS会将本行于下一行视为同一行；单引号'与双引号"包裹的一串单词被视为一个参数。三引号"""包裹的多行被视为一个参数，此时不需要&作为换行符。
# 脚本结构
一个LAMMPS input script通常分为四部分：
- Initialization；
- System definition；
- Settings；
- Running；
系统的定义和初始化部分通常仅需说明一次，而过程设置可以重复多次；如在定义好体系后，设置，计算，修改设置，再运算。以下会给出常用的参数，其他大量的功能请到手册中查询。
# Initialization 初始化
定义与系统全局相关的参数，如：
- units
- dimension
- boundary
- atom_style
- bond_style
- pair_style
- dihedral_style
# System definition 系统设定
读取构建的模型数据，或读取restart文件，或使用内置明令构建简单模型：
- read_data
- read_restart
- lattice, region, create_box, create_atoms
# Settings 设置
设定系统全局的温度，压力等，设定系统局部的受力，限制等；使用计算命令输出参数等。
- pair/angle/dihedral/improper_coeff
- special_bonds
- neighbor
- fix
- compute
# Running 开始计算
- minimize
- run
# 数据文件格式
本小节教程定位到手册 (opens new window)的Commands-read_data-Format of a data file一节。
data文件指由别的软件建立好，供LAMMPS读取的关于粒子坐标，拓扑等信息的文件，由*开头（header）和主体（body）*组成，并不固定。即，有一些参数，如势函数的值，既可以在data文件中提供，也可以在input文件中提供。
data文件的开头部分。data文件第一行必须是由#开头的注释，注释内容不定。接下来会逐行解读系统信息。如“lo/hi”指定盒子尺寸，“dimension”指定维度，“boundary”说明边界条件等。
data文件的主体部分，展示了导入软件的模型信息，包括粒子坐标，键接信息，键角信息等。
# 举个栗子
这是一个简单的高分子拉伸模拟 (opens new window)，我们以其中的弛豫部分为例，讲解LAMMPS脚本结构
# Initialization
units real # 指定系统采取的单位
boundary p p p # 指定边界条件
atom_style molecular # 指定粒子类型
# Data reading
read_data polymer.data # 读入模型信息
# Setting->Atom definition
bond_style harmonic # 类型
bond_coeff 1 350 1.53 # 势函数参数
angle_style harmonic
angle_coeff 1 60 109.5
dihedral_style multi/harmonic
dihedral_coeff 1 1.73 -4.49 0.776 6.99 0.0
pair_style lj/cut 10.5
pair_coeff 1 1 0.112 4.01 10.5
#####################################################
# Setting->system definition
velocity all create 500.0 1231 # 给定初始化速度
fix 1 all npt temp 500.0 500.0 50 iso 0 0 1000 drag 2 # 设置NPT系综，设定温度
thermo_style custom step temp press
thermo 100 # 输出热力学参数
timestep 0.5 # 时间步长
run 50000 # 运行总步数
unfix 1 # 取消设定
unfix 2
write_restart restart.dreiding2 # 输出重启文件
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由此我们可以看出，既然脚本是逐行解释，那么我们只需要按照正常的思路给出相应的参数即可。至于通过什么命令，命令怎么使用，把手册当成字典就好了。
那么我们再来看Data（部分）。LAMMPS为了使原子和类型等之间区分，将所有的类型都映射成整数的id，那么我们就得到atom id，molecule id，type id等用整数表示的
# Model for PE # 描述，不可少
10000 atoms # 原子总数
9990 bonds # 键总数
9980 angles # 键角总数
9970 dihedrals # 二面角总数
1 atom types # 原子类型数
1 bond types
1 angle types
1 dihedral types
0.0000 80.0586 xlo xhi # 盒子的起止位置，指明大小
0.0000 80.0586 ylo yhi
0.0000 80.0586 zlo zhi
Masses # 原子质量：
1 14.02
Atoms # 原子信息：atom-id molecule-id type-id x y z
1 1 1 8.6550 61.6668 5.4094
2 1 1 8.6550 60.5849 6.4912
3 1 1 7.5731 59.5030 6.4912
4 1 1 6.4912 60.5849 6.4912
Bonds # 键接信息：bond-id，bond-type，id为1的原子和2相连
1 1 1 2
2 1 2 3
3 1 3 4
Angles # 键角信息
1 1 1 2 3
2 1 2 3 4
ihedrals # 二面角信息
1 1 1 2 3 4
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由此，我们介绍完了input和data的格式，通过举一反三，可以宏观上对软件的操作有所了解。至于如何配置input文件，取决于各位设计的实验和需要计算的参数；至于如何生成有着成百上千原子的data文件，这个就是LAMMPS的局限了，我们需要其他的软件来做这件事。