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vasp与lammps学习资料2020年

LAMMPS分子动力学模拟技术与应用课程内容

一、LAMMPS基础1分子动力学模拟入门理论——掌握lammps的in文件中各命令的意义1.1系综理论

1.2主要算法介绍

1.3积分步长的选取

1.4温度和压力控制

1.5周期性边界条件

1.6分子动力学模拟流程

二、LAMMPS入门学习2LAMMPS入门操作基础

2.1Linux命令入门基础——熟练掌握LAMMPS所用的Linux命令

2.2LAMMPS中一些安装包的介绍——为以后创建自己体系进行选择性安装

2.3LAMMPS的linux版串行和并行及GPU版编译安装——掌握LAMMPS的编译方法，针对自己体系编译可执行文件。

2.4LAMMPS的in文件结构格式、基本语法及常用命令讲解、data文件格式。2.5LAMMPS实例讲解。

实例操作：在linux系统编译安装自己的LAMMPS可执行程序。

三、LAMMPS进阶学习https://www.sodocs.net/doc/716479532.html,MMPS各种参数计算

3.1颗粒模拟

3.2可视化快照

3.3弹性常数模拟

3.4计算热导率

3.5计算粘度

3.6计算均方位移

3.7计算径向分布函数

3.8计算扩散系数

3.9计算能量数据

3.10Lammps常见错误及解决途径

实例操作：学员结合自己的科研方向，选择运行契合自己研究方向的例子

四、Lammps的建模4LAMMPS建模——掌握基本操作流程

4.1掌握lattice命令建立晶体模型

4.2Packmol建模语法学习及实操

4.3Material Studio建模学习及实操

4.4VMD建模学习及实操

实例操作：把上述实操模型转换成lammps的data文件

五、从examples的简单例子，到完成自己的科研课题5通过examples中的例子，理解要模拟对象的物理意义

5.1运行examples\flow到建立水分子在石墨烯片层(碳纳米管)内的流动模拟5.2运行examples\shear到石墨烯力学性质模拟

5.3运行examples\friction到金属/合金的摩擦模拟

5.4特殊结构的模拟建模（C60系列模型）

实例操作：学员探索由简单例子到自己科研课题的模拟过程

六、环氧树脂在二氧化硅表面吸附建模

(CVFF力场)6环氧树脂在二氧化硅表面吸附吸能的影响模拟过程

6.1创建构型文件

6.2建立输入脚本

6.3运行能量最小化及体系的预松弛

6.4压缩盒子达到指定的密度（针对不同研究体系掌握压缩方法的不同，并掌握判断方法和依据）

6.5模拟步骤：包括能量最小化-NVT 平衡-NPT 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。

6.6.查看动态轨迹和特殊帧的图片显示(采用

VMD 软件做出漂亮的图片和视频，学会用tcl 脚本控制输出)

6.7数据分析（origin 软件的使用）6.

7.1MSD 分析6.7.2计算RDF 6.7.3计算密度分布

七、LAMMPS 高级研

修，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H 2和CO 2分子模型

7.3分子作用势能函数，编写MS 软件中的力场参数文件（off 文件）

7.4巨正则系综Monte Carlo 方法7.5利用Sorption 模块将H 2和CO 2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

八、分子筛纳米膜分离

H 2/CO 2混合气体模拟

（模拟文献Science

346(6215),

1356-1359）8研究H 2/CO 2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H 2/CO 2与ZIF-7体系模型，模拟文献“Science 346(6215),1356-1359”的实验过程8.3自定义分子力场文件（frc 文件），并通过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

8.6采用VMD 查看动态轨迹

8.7数据分析，计算RDF ，MSD ，密度分布，选择性等

实例操作：包括在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

九、辅助课程 1.其他相关软件的功能介绍，如GROMACS 、VASP 、NAMD 、MS 等

2.建立微信群QQ 群，建立长期技术问题答疑平台

“第一性原理计算方法及应用”

一、VASP 基本原理及

计算准备（基础篇）课程1VASP 原理及Linux 入门基本介绍1.1密度泛函理论和VASP 基本原理简介

1.2Xshell 远程登陆服务器的操作技术

1.3Linux 下常用命令(包含bash 编程基础)

1.4Linux 下常用编译器安装方法

课程2Linux 常用命令与VASP 输入出输出文件介绍

2.1Linux 常用命令(文本查找，批量提交任务，grep/sed/awk 等)

2.2VASP 输入输出文件介绍(INCAR，KPOINTS，POSCAR，POTCAR，OUTCAR 等)

2.3与VASP 相关搭配常用辅助软件介绍

课程3VASP 编译安装及结构建模介绍

3.1VASP 编译安装（vaspkit 安装，qvasp 安装及其它常用工具）

3.2利用Materials Studio 软件或者数据库建立乙醇分子模型和Si 模型

3.3纳米管搭建技巧，界面模型搭建技巧：晶格匹配

3.4通用手绘计算模型技巧（专题）

二、VASP 相关参数置

技巧及参数收敛性测

试（升阶篇）课程4VASP 输入参数设置技巧4.1INCAR 参数的设置（ENCUT,ISIF,EDIFF,EDIFFG,HSE06,LDA+U ，VDW 等）4.2K 点的设置方案(Mesh,Line-Mode 以及Rec 直接标注权重)

4.3赝势的选择及快速生成方法

课程5VASP 结构优化

5.1晶体结构的优化设置：通过实例Pt 晶体优化来了解VASP 的参数设置

5.2设置参数的最简易方法，以及归类、总结和技巧

5.3自洽、非自洽、电荷密度文件、波函数文件、总能的相关解释及用途。课程6VASP 收敛性测试

6.1测试脚本的编写及介绍（测试的目的，意义）6.2截断能收敛性测试

6.3K 点收敛性测试6.4其他收敛性测试（表面层数，sigma 等）

三、稳定性、电子结构、光学性质、缺陷性质（实战篇：材料计算专

题）课程7VASP材料理化性质计算及结果分析

7.1材料的稳定性计算

7.1.1热力学稳定性

7.1.1.1相稳定性

7.1.1.2最优分解路径

7.1.2动力学稳定性

7.1.2.10K声子谱

7.1.2.2有限温度声子谱

7.2材料的电子结构计算

7.2.1能带基础知识介绍

7.2.2CsPbI3能带计算(PBE和HSE)与分析

7.2.3CsPbI3态密度计算与分析

7.2.4电子有效质量计算

7.2.5电荷密度与部分电荷密度

7.3VASP光学性质计算

7.3.1CsPbI3的介电常数实部和虚部

7.3.2CsPbI3的光吸收系数

7.3.3CsPbI3的联合态密度和跃迁矩阵元

7.3.4CsPbI3的跃迁允许和跃迁禁阻分析

7.4VASP本征缺陷计算

7.4.1CsPbI3的相图

7.4.2缺陷的转变能级

7.4.3缺陷的形成能

7.5特殊体系的设置方案

7.4.1HSE06杂化泛函的设置方法

7.4.2强关联体系的设置方法（LDA+U）

7.4.3GW0参数的设置

7.6实例解析：Cs2AgInCl6和Cs2InBiCl6的热稳定性和光吸收性质分析

四、吸附、过渡态以及课程8VASP表面催化反应计算及结果分析8.1固体表面具有催化活性的本质原因解析

电荷分析

（实战篇：催

化反应专题）8.2基元反应和复杂反应在固体表面催化反应研究中的关系8.3VASP 表面吸附

CO 吸附在Pt 表面计算（吸附能模型和吸附能）

8.4VASP 电荷分析

8.4.1电荷拆分

8.4.2Bader 电荷计算与结果处理

8.4.3ELF 计算与结果处理

8.5VASP 过渡态搜索

8.51插点和过渡态搜索

8.52频率分析及零点能矫正方案

8.53消虚频的方法

8.6实例解析：Pd(111)表面用H 2催化消除NO 的第一性原理研究

详情可下载网盘查阅

材料模拟与计算 Asignment5

完成下面两个练习，提交截图 1.QM/MM calculation of the SW1 defect formation energy for a carbon Purpose: Introduces how to use the QMERA module in Materials Studio. Special attention is paid to preparing the system and which type of embedding scheme to use. Modules: Materials Visualizer, QMERA Time: Prerequisites: None The Stone-Wales (SW) defect is a common defect on carbon nanotubes that is thought to have important implications for their mechanical properties (see Andzelm et al., 2006). The 90° rotation of two carbon atoms around the midpoint of the C-C bond transforms four hexagons into two pentagons and two heptagons. This substructure is known as Stone-Wales defect. In this tutorial you will calculate the formation energy of a nonchiral SW defect (SW1). The following steps will be covered here: Getting started QM region definition QMERA calculation Analysis of results Note: In order to ensure that you can follow this tutorial exactly as intended, you should use the 1. Getting started Begin by starting Materials Studio and creating a new project. Open the New Project dialog and enter Stone-Wales as the project name, click the OK button. The new project is created with Stone-Wales listed in the Project Explorer. 2. Structure preparation The first thing you need to do is prepare the structure of the single-walled nanotube (SWNT). Select Build | Build Nanostructure | Single-Wall Nanotube from the menu bar. Change the N and M indices to 8 and 0 respectively. This corresponds to a nanotube of 6.26 ? diameter.

vasp 安装心得

VASP5.2安装心得 2014-05-07 来源：小木虫作者： yysskk 花了五天时间终于学会怎么装VASP了，在此写下心得体会，供后人参考。个人觉得最难的一步就是makefile文件，网上流传着各种各样的版本，每个人都说自己编译成功了，却又各不相同，也说不清为什么，给新手极大的困扰。在此会详细介绍makefile的文件结构。其余大部分内容都是参考前人的，就不一一注明出处了。一、系统、编译程序及准备工作我用的是centos6.5+icc2011+ifort2011+openmpi1.6.5 1.1编译器安装系统安装不说了，网上教程多得是。Icc和ifort可以申请免费非商业版本，icc和ifort都各自带了一个MKL，使用的时候别搞混了。装2011的时候会缺组件，用yum都可以免费下载。装编译器的时候会要求关闭selinux，按照给出的步骤关闭即可。之后会说系统不兼容，但是可以继续装，默认安装路径是在/opt下面。装完之后会有提示，把安装目录 /bin/ifortvars.sh 写到环境变量中，注意32/64位系统的参数不一样。C语言编译器建议用icc，毕竟是intel出品，针对自家cpu肯定有大量优化，效率上高于gcc是肯定的。这是装完之后的提示： For csh/tcsh: $ source install-dir/bin/compilervars.csh intel64 For bash: $ source install-dir/bin/compilervars.sh intel64 To invoke the installed compilers:

VASP使用总结

VASP计算的理论及实践总结一、赝势的选取二、收敛测试 1、VASP测试截断能和K 点 2、MS测试三、结构弛豫四、VASP的使用流程（计算性质） 1、VASP的四个输入文件的设置 2、输出文件的查看及指令 3、计算单电能 (1) 测试截断能 (2) 测试K点 4、进行结构优化 5、计算弹性常数 6、一些常用指令

一、赝势的选取 VASP赝势库中分为：PP和PAW两种势，PP又分为SP（标准）和USPP（超软）。交换关联函数分为：LDA（局域密度近似）和GGA（广义梯度近似）。GGA 又分为PW91和PBE。在VASP中，其中pot ,pot-gga是属于超软势（使用较少）。Paw, paw-pbe ,和paw-gga是属于PAW。采用较多的是PAW-pbe 和PAW-gga。此外vasp 中的赝势分为几种，包扩标准赝势(没有下标的)、还有硬（harder）赝势(_h)、软（softer）赝势(_s), 所谓的硬（难以赝化），就是指该元素原子的截断动能比较大，假想的势能与实际比较接近，计算得到的结果准确，但比较耗时，难以收敛。软（容易赝化），表示该元素原子的截断动能比较小，赝势模型比较粗糙，但相对简单，可以使计算很快收敛（比如VASP开发的超软赝势）。即硬的赝势精度高，但计算耗时。软的精度低，容易收敛，但节省计算时间。另一种情况：如Gd_3，这是把f电子放入核内处理，对于Gd来说，f电子恰好半满。所以把f电子作为价电子处理的赝势还是蛮好的（类似还有Lu，全满）。（相对其他的4f元素来说，至于把f电子作为芯内处理，是以前对4f元素的通用做法。计算结果挺好）常用的做法是：用两种赝势测试一下对自己所关心的问题的影响情况。在影响不大的情况下，选用不含4f电子的赝势（即后缀是3），一来减少计算量，二来避免DFT对4f电子的处理。【1.赝势的选择： vasp的赝势文件放在目录~/vasp/potentials 下，可以看到该目录又包含五个子目录pot pot_GGA potpaw potpaw_GGA potpaw_PBE ，其中每一个子目录对应一种赝势形式。

晶体生长计算与模拟软件之FEMAG

晶体生长计算软件FEMAG 20世纪80年代中期，鲁汶大学Fran?ois Dupret教授带领其团队，开始晶体生长的研究，经过10多年的行业研发及应用，Fran?ois Dupret教授于2003年成立了FEMAGSoft公司（总部设在比利时Louvain-la-Neuve市），正式推出晶体生长数值仿真软件FEMAG。如今，FEMAG软件已成为全球行业用户高度认可的数值仿真工具，在晶体生长数值模拟领域处于国际领先地位。 FEMAG Soft擅长所有类型晶体材料生长方面的工艺模拟专业技术，比如：?直拉法（Czochralski） ?区熔法（Floating Zone） ?适用于铸锭定向凝固过程工艺（DS），Bridgman法 ?物理气相传输法（PVT）产品模块 1.FEMAG/CZ-Czochralski (CZ) Process 适用于Czochralski直拉法生长工艺和Kyropoulos生长工艺 2.FEMAG/DS-Directional Solidification (DS) Process 适用于铸锭定向凝固过程工艺 3.FEMAG/FZ-Float Zone Process (FZ) 适用于区熔法生长工艺

主要功能 1.全局热传递分析 “全局性”即包涵所有拉晶要素在内，并考虑传热模式的耦合。全局热传递模拟分析，主要考虑:炉内的辐射和传导、熔体对流和炉内气体流量分析。 2.热应力分析按照经验，一般情况下，晶体位错的产生与晶体生长过程中热应力的变化有着密切的关系。该软件可以进行三维的非轴对称和非各向同性温度场热应力分析计算，可以提出对晶体总的剪切力预估。 “位错”的产生是由于在晶体生长过程中,热剪应力超越临界水平,被称为CRSS(临界分剪应力)，而导致的塑性变形。 3.点缺陷预报该软件可以预知在晶体生长过程中的点缺陷(自裂缝和空缺),该仿真可以很好的预测在晶体生长过程中点缺陷的分布。 4.动态仿真动态仿真提供了对复杂几何形状对于时间演变的预测。该预测把发生在晶体生长和冷却过程中所有瞬时的影响因素都考虑在内。为了准确地预报晶体点缺陷和氧分,布动态仿真尤其是不可或缺的。 5.固液界面跟踪在拉晶的过程中准确预测固液界面同样是一个关键问题。对于不同的柑祸旋转速度和不同的提拉高度,其固液界面是不同的。 6.加热器功率预测利用软件动态仿真反算加热功率对于生长合格晶体也是非常必要的。

数值模拟软件大全

数值模拟软件大全 GEO-SLOPE Offical WebSite: www. geo-slope. com SLOPE/W: 专业的边坡稳定性分析软件, 全球岩土工程界首选的稳定性分析软件 SEEP/W: 专业的地下渗流分析软件, 第一款全面处理非饱和土体渗流问题的商业化软件 SIGMA/W: 专业的岩土工程应力应变分析软件, 完全基于土(岩)体本构关系建立的专业有限元软件 QUAKE/W: 专业的地震应力应变分析软件, 线性、非线性土体的水平向与竖向耦合动态响应分析软件 TEMP/W: 专业的温度场改变分析软件, 首款最具权威、涵盖范围广泛的地热分析软件 CTRAN/W: 专业的污染物扩散过程分析软件, 超值实用、最具性价比的地下水环境土工软件 AIR/W:专业的空气流动分析软件, 首款处理地下水-空气-热相互作用的专业岩土软件 VADOSE/W: 专业的模拟环境变化、蒸发、地表水、渗流及地下水对某个区或对象的影响分析软件, 设计理论相当完善和全面的环境土工设计软件 Seep3D(三维渗流分析软件)是GeoStudio2007专门针对工程结构中的真实三维渗流问题, 而开发的一个专业软件, Seep3D软件将强大的交互式三维设计引入饱和、非饱和地下水的建模中, 使用户可以迅速分析各种各样的地下水渗流问题. 特点:GeoStudio其实就是从鼎鼎大名的GEO-SLOPE发展起来的, 以边坡分析出名, 扩展到整个岩土工程范围, 基于. NET平台开发的新一代岩土工程仿真分析软件, 尤其是VADOSE/W模块是极具前瞻性的, 环境岩土工程分析的利器. 遗憾的是其模块几乎都只提供平面分析功能. Rocscience Offical WebSite: www. rocscience. com Rocscience 软件的二维和三维分析主要应用在岩土工程和采矿领域, 该软件使岩土工程师可以对岩质和土质的地表和地下结构进行快速、准确地分析, 提高了工程的安全性并减少设计成本. Rocscience 软件对于岩土工程分析和设计都很方便, 可以帮助工程师们得到快速、正确的解答. Rocscience 软件对于用户最新的项目都有高效的解算结果, 软件操作界面是基于WINDOWS 系统的交互式界面. Rocscience 软件自带了基于CAD 的绘图操作界面, 可以随意输入多种格式的数据进行建模, 用户可以快速定义模型的材料属性、边界条件等, 进行计算得到自己期望的结果. Rocscience 软件包括以下十三种专业分析模块: Slide 二维边坡稳定分析模块

Materials Studio是Accelrys专为材料科学领域开发的可运行于PC机上的新一代材料计算软件

Materials Studio是Accelrys专为材料科学领域开发的可运行于PC机上的新一代材料计算软件，可帮助研究人员解决当今化学及材料工业中的许多重要问题。Materials Studio 软件采用Client/Server结构，客户端可以是Windows 98、2000或NT系统，计算服务器可以是本机的Windows 2000或NT，也可以是网络上的Windows 2000、Windows NT、Linux或UNIX系统。使得任何的材料研究人员可以轻易获得与世界一流研究机构相一致的材料模拟能力。 Materials Studio 由分子模拟软件界的领先者--美国ACCELRYS公司在2000年初推出的新一代的模拟软件Materials Studio,将高质量的材料模拟带入了个人电脑（PC）的时代。 Materials Studio是ACCELRYS 公司专门为材料科学领域研究者所涉及的一款可运行在PC上的模拟软件。他可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。支持Windows98、NT、Unix以及Linux等多种操作平台的Materials Studio使化学及材料科学的研究者们能更方便的建立三维分子模型，深入的分析有机、无机晶体、无定形材料以及聚合物。任何一个研究者，无论他是否是计算机方面的专家，都能充分享用该软件所使用的高新技术，他所生成的高质量的图片能使你的讲演和报告更引人入胜。同时他还能处理各种不同来源的图形、文本以及数据表格。多种先进算法的综合运用使Material Studio成为一个强有力的模拟工具。无论是性质预测、聚合物建模还是X射线衍射模拟，我们都可以通过一些简单易学的操作来得到切实可靠的数据。灵活方便的Client-Server结构还是的计算机可以在网络中任何一台装有NT、Linux或Unix操作系统的计算机上进行，从而最大限度的运用了网络资源。 ACCELRYS的软件使任何的研究者都能达到和世界一流工业研究部门相一致的材料模拟的能力。模拟的内容囊括了催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等材料科学研究领域的主要课题。 Materials Studio采用了大家非常熟悉Microsoft标准用户界面，它允许你通过各种控制面板直接对计算参数和计算结构进行设置和分析。模块简介：基本环境 MS.Materials Visualizer 分子力学与分子动力学 MS.DISCOVER https://www.sodocs.net/doc/716479532.html,PASS

材料加工数值模拟技术复习过程

《材料加工数值模拟技术》期末综述报告题目：扭压复合加载之DEFORM模拟学院：学号：姓名：指导老师：机械工程及自动化学院SY1107110 许亿张彦华教授 2012年6月

1 绪论 1.1课题的背景[1] 锻造成形是现代制造业中的重要加工方法之一。锻造成形的制件有着其他加工方法难以达到的良好力学性能。随着科技发展，锻造成形工艺面临着巨大的挑战：各行业对锻件质量和精度的要求越来越高，成本要求越来越低。这就要求设计人员在尽可能短的时间内设计出可行的工艺方案和模具结构。但目前锻造工艺和模具设计，大多仍然采用实验和类比的传统方法，不仅费时而且锻件的质量和精度很难提高。随着有限元理论的成熟和计算技术的飞速发展，运用有限元数值模拟进行锻压成形分析，在尽可能减少或无需物理实验的情况下，得到成形中的金属流动规律、应力场、应变场等信息，并据此设计工艺和模具，已经成为一种行之有效的手段。锻造成形大多属于三维非稳态塑性成形，一般不能简化为平面或轴对称等简单问题来近似处理。在成形过程中，即存在材料非线性，又有几何非线性，同时还存在边界条件非线性，变形机制十分复杂，并且接触边界和摩擦边界也难以描述。应用刚(粘)塑性有限元法进行三维单元数值模拟，是目前国际公认的解决此类问题的最好方法之一。本文针对镦粗这一锻造中常用的加工方式，采用DEFORM数值模拟软件对其进行模拟，从而显现出数值模拟技术的巨大优势。 2镦粗工艺的概述 2.1 镦粗的定义自由锻是锻造常用的加工方法，自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，而镦粗是自由锻的一种常用加工方式，既使毛坯高度减小而横截面增大的成形工序，它可以用于以下几个方面： 1.由横截面积较小的坯料得到横截面较大而高度较小的锻件。 2.冲孔前增大坯料横截面和平整坯料端面。 3.提高下一步拔长时的锻造比。

各计算材料软件的优势

不同计算材料软件的模块与优势理工院13级物理学徐飞鸿学号日期：2015年10月29日 Materials Studio： Materials Studio是ACCELRYS公司专门为材料科学领域研究者所涉及的一款可运行在PC上的模拟软件。它可以帮助你解决当今化学、材料工业中的一系列重要问题。支持Windows98、NT、Unix以及Linux等多种操作平台的Materials Studio使化学及材料科学的研究者们能更方便的建立三维分子模型，深入的分析有机、无机晶体、无定形材料以及聚合物。多种先进算法的综合运用使Material Studio成为一个强有力的模拟工具。它可以进行性质预测、聚合物建模还是X射线衍射模拟，操作简单，并且得到的数据切实可靠。灵活方便的Client-Server结构还是的计算机可以在网络中任何一台装有NT、Linux或Unix操作系统的计算机上进行，从而最大限度的运用了网络资源。 ACCELRYS的软件使任何的研究者都能达到和世界一流工业研究部门相一致的材料模拟的能力。模拟的内容囊括了催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等材料科学研究领域的主要课题。模块简介： Materials Studio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面，允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前，Material s Studio软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio的其他产品。是Materials Studio产品系列的核心模块。 Discover:

VASP遇到小总结问题

VASP 计算的过程遇到的问题 01、第一原理计算的一些心得（1）第一性原理其实是包括基于密度泛函的从头算和基于Hartree-Fock自洽计算的从头算，前者以电子密度作为基本变量（霍亨伯格-科洪定理），通过求解Kohn-Sham方程，迭代自洽得到体系的基态电子密度，然后求体系的基态性质；后者则通过自洽求解Hartree-Fock方程，获得体系的波函数，求基态性质；评述：K-S方程的计算水平达到了H-F水平，同时还考虑了电子间的交换关联作用。（2）关于DFT中密度泛函的Functional，其实是交换关联泛函包括LDA，GGA，杂化泛函等等一般LDA为局域密度近似，在空间某点用均匀电子气密度作为交换关联泛函的唯一变量，多数为参数化的CA-PZ方案； GGA为广义梯度近似，不仅将电子密度作为交换关联泛函的变量，也考虑了密度的梯度为变量，包括PBE,PW,RPBE等方案，BL YP泛函也属于GGA；此外还有一些杂化泛函，B3L YP等。（3）关于赝势在处理计算体系中原子的电子态时，有两种方法，一种是考虑所有电子，叫做全电子法，比如WIEN2K中的FLAPW方法(线性缀加平面波)；此外还有一种方法是只考虑价电子，而把芯电子和原子核构成离子实放在一起考虑，即赝势法，一般赝势法是选取一个截断半径，截断半径以内，波函数变化较平滑，和真实的不同，截断半径以外则和真实情况相同，而且赝势法得到的能量本征值和全电子法应该相同。赝势包括模守恒和超软，模守恒较硬，一般需要较大的截断能，超软势则可以用较小的截断能即可。另外，模守恒势的散射特性和全电子相同，因此一般红外，拉曼等光谱的计算需要用模守恒势。赝势的测试标准应是赝势与全电子法计算结果的匹配度，而不是赝势与实验结果的匹配度，因为和实验结果的匹配可能是偶然的。（4）关于收敛测试（a）Ecut，也就是截断能，一般情况下，总能相对于不同Ecut做计算，当Ecut增大时总能变化不明显了即可；然而，在需要考虑体系应力时，还需对应力进行收敛测试，而且应力相对于Ecut的收敛要比总能更为苛刻，也就是某个截断能下总能已经收敛了，但应力未必收敛。（b）K-point，即K网格，一般金属需要较大的K网格，采用超晶胞时可以选用相对较小的K网格，但实际上还是要经过测试。（5）关于磁性一般何时考虑自旋呢？举例子，例如BaTiO3中，Ba、Ti和O分别为+2，+4和-2价，离子全部为各个轨道满壳层的结构，就不必考虑自旋了；对于BaMnO3中，由于Mn+3价时d 轨道还有电子，但未满，因此需考虑Mn的自旋，至于Ba和O则不必考虑。其实设定自旋就是给定一个原子磁矩的初始值，只在刚开始计算时作为初始值使用，具体的可参照磁性物理。（6）关于几何优化包括很多种了，比如晶格常数和原子位置同时优化，只优化原子位置，只优化晶格常数，还有晶格常数和原子位置分开优化等等。

vasp常见问题

最近在学vasp，这篇文章是百度文库找到的，看了不错，转载一把。另外附上vasp程序，linux中下载后无须安装即可使用。单机中可能会出现内存溢出问题，可以放机群上使用。 01、第一原理计算的一些心得（1）第一性原理其实是包括基于密度泛函的从头算和基于Hartree-Fock自洽计算的从头算，前者以电子密度作为基本变量（霍亨伯格-科洪定理），通过求解Kohn-Sham方程，迭代自洽得到体系的基态电子密度，然后求体系的基态性质；后者则通过自洽求解Hartree-Fock方程，获得体系的波函数，求基态性质；评述：K-S方程的计算水平达到了H-F 水平，同时还考虑了电子间的交换关联作用。（2）关于DFT中密度泛函的Functional，其实是交换关联泛函，包括LDA，GGA，杂化泛函等等一般LDA为局域密度近似，在空间某点用均匀电子气密度作为交换关联泛函的唯一变量，多数为参数化的CA-PZ方案；GGA为广义梯度近似，不仅将电子密度作为交换关联泛函的变量，也考虑了密度的梯度为变量，包括PBE,PW,RPBE等方案，BL YP泛函也属于GGA；此外还有一些杂化泛函，B3L YP等。（3）关于赝势在处理计算体系中原子的电子态时，有两种方法，一种是考虑所有电子，叫做全电子法，比如WIEN2K中的FLAPW方法(线性缀加平面波)；此外还有一种方法是只考虑价电子，而把芯电子和原子核构成离子实放在一起考虑，即赝势法。一般赝势法是选取一个截断半径，截断半径以内，波函数变化较平滑，和真实的不同，截断半径以外则和真实情况相同，而且赝势法得到的能量本征值和全电子法应该相同。赝势包括模守恒和超软，模守恒较硬，一般需要较大的截断能，超软势则可以用较小的截断能即可。另外，模守恒势的散射特性和全电子相同，因此一般红外，拉曼等光谱的计算需要用模守恒势。赝势的测试标准应是赝势与全电子法计算结果的匹配度，而不是赝势与实验结果的匹配度，因为和实验结果的匹配可能是偶然的。（4）关于收敛测试（a）Ecut，也就是截断能，一般情况下，总能相对于不同Ecut做计算，当Ecut增大时总能变化不明显了即可；然而，在需要考虑体系应力时，还需对应力进行收敛测试，而且应力相对于Ecut的收敛要比总能更为苛刻，也就是某个截断能下总能已经收敛了，但应力未必收敛。（b）K-point，即K网格，一般金属需要较大的K网格，采用超晶胞时可以选用相对较小的K网格，但实际上还是要经过测试。（5）关于磁性一般何时考虑自旋呢？举例子，例如BaTiO3中，Ba、Ti和O分别为+2，+4和-2价，离子全部为各个轨道满壳层的结构，就不必考虑自旋了；对于BaMnO3中，由于Mn+3价时d轨道还有电子，但未满，因此需考虑Mn的自旋，至于Ba和O则不必考虑。其实设定自旋就是给定一个原子磁矩的初始值，只在刚开始计算时作为初始值使用，具体的可参照磁性物理。（6）关于几何优化包括很多种了，比如晶格常数和原子位置同时优化，只优化原子位置，只优化晶格常数，还有晶格常数和原子位置分开优化等等。在PRL一篇文章中见到过只优化原子位置，晶格常数用实验值的例子（PRL 100, 186402 (2008)）；也见到过晶格常数先优化，之后固定晶格常数优化原子位置的情况；更多的情况则是Full geometry optimization。一般情况下，也有不优化几何结构直接计算电子结构的，但是对于缺陷形成能的计算则往往要优化。（7）关于软件软件大致分为基于平面波的软件，如CASTEP、PWSCF 和ABINIT等等，计算量大概和体系原子数目的三次方相关；还有基于原子轨道线性组合的软件(LCAO)，比如openmx，siesta，dmol等，计算量和体系原子数目相关，一般可模拟较多原子数目的体系。 V ASP是使用赝势和平面波基组，进行从头量子力学分子动力学计算的软件包，它基于CASTEP1989版开发。V AMP/V ASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似（用自由能作

材料模拟软件技术参数

材料模拟软件技术参数一、整体技术参数 1.软件必须是国际通用、技术成熟的商用软件，所有功能模块为原厂商开发并整合在统一的软件图形界面下使用，软件在国内销售的时间不少于10年。 2.软件必须为标准“客户端--服务器”结构，两端可同时支持Windows和Linux操作系统，所有模块都支持Pipeline Pilot工作流技术。 3.软件必须是一个整合的多尺度的材料模拟平台，软件各模块之间可以实现无转换数据直接共享。 4.软件的所有模块必须能同时能够在局域网上浮动运行。为保证全部软硬件系统的安全性、可维护性和保密性，所有模块在运行时只允许使用一个许可证加密文件。 5.软件为永久使用权，首次安装须一次性提供大于90年的许可加密文件，自安装之日起提供为期一年的软件免费升级。 6.软件要求当前最新版本。 7.软件需提供厂家授权或总代授权书。二、程序功能参数 1.软件需具有可视化操作界面的模块，该模块能够具有搭建材料结构模型所需的相关工具，可以操作、观察及分析计算前后的结构模型，处理图型、表格或文本等形式的数据。需提供Perl 语言环境，需具有脚本编写功能，1个使用许可。 2.软件需具有基于平面波赝势法的量子力学程序模块，并且该模块要求是由剑桥凝聚态理论研究组所开发。该模块需能够用来研究晶体材料的性质、表面和表面重构的性质、表面化学、电子结构，晶体的光学性质、点缺陷性质（如空位、间隙或取代掺杂）、扩展缺陷（晶粒间界、位错）、成分无序，金属材料表面与其他化学成分的相互作用。该模块应支持并行计算，不限制并行的CPU个数，1个使用许可。 3.软件需具有基于原子轨道线性组合方法的量子力学程序模块，并且该模块要求使用源自瑞士Paul Scherrer Institut的Bernard Delley教授的独特密度泛函(DFT)量子力学商业程序，使用高效紧凑的数值轨道基组。该模块可以模拟气相、溶液、表面及其它固态环境中的化学反应过程，并预测材料的电子学性质。应支持并行计算，不限制并行的CPU个数，1个使用许可。 4.软件需可以搭建多种组分及不同配比的高分子共混模型、小分子溶液模型、复合材料模型、

数值模拟计算的整个过程

数值模拟计算的整个过程数值模拟计算的整个过程主要包括一下几个过程：一.建立模型（应用软件：CAD工具如PRO/E，Bladegen等）几何生成时应注意的问题主要有以下几个部分： 1. 几何生成 1.1 几何区域的规划几何的生成可以是一个整体部分，但是有时为了网格划分时的方便可以把几个分成几个部分生成，例如轴流泵几何的生成可以分为四个部分：进水流道、叶轮、导叶和出水流道（图1.2），离心泵几何分为三个部分：进口端，叶轮，窝壳（图1.2）。图1.1 轴流泵几何图1.2 离心泵几何

1.2几何生成的方法 1.2.1泵的叶轮和导叶部分可以根据各自的木模图使用BLADEGEN较为方便的生成 1.2.2而其他部分则可以通过Pro E等三维CAD工具生成，其中离心泵窝壳由窝壳木模图先将各断面绘制成型，再利用扫掠的方法成型。 1.3.几何输出 1.3.1从PRO/E中导出文件时可以选择保存成igs格式，也可以保存成stp格式，在导出时按其默认格式保存，即igs格式的保存成面的形式，stp格式的保存成体和壳的形式。 1.3. 2. 进出水流道部分（轴流泵），进口端（离心泵）要做适当的延伸。 1.3.3 从PRO/E中导出之前可以可以改单位，或者明确几何生成时所用单位，以便导入。 1.3.4各部分的特征位置的坐标要明确，如几何中心，原点，以便各部分导入后的合并。二.网格划分（软件: ANSYS ICEM ）网格划分主要有以下几部分： 2.1. 几何检查及修复通过检查几何命令检查几何并将错误的部分根据实际情况修复（以轴流泵出水流道为例，见图2.1）图2.1（a）轴流泵出水流道几何检查图2.1（b）修复后的轴流泵出水流道几何

材料模拟与计算(中文版)

材料模拟与计算课程代码：83071000 课程名称：材料模拟与计算英文名称：Materials Simulation and Calculation 学分： 4 开课学期：第10学期授课对象：应用物理专业本科学生先修课程：量子力学，固体物理，热力学统计物理课程主任：吴爱玲，副教授，博士课程简介：《材料模拟与计算》课程是物理学和材料物理学等专业的专业方向课程。该课程主要讲授材料模拟的物理化学基础——量子化学基本原理及应用，密度泛函理论方法，分子力学和分子动力学方法，以及材料模拟常见软件简介等内容。通过本课程的学习，要求学生掌握材料设计的基本原理和计算模拟的基本方法以及常见模拟软件的使用，从而使学生从计算模拟的角度加深对材料和凝聚态物质的结构与物性的认识。课程考核：课程最终成绩=平时成绩*30%+期末论文成绩*70%；平时成绩由出勤率、作业的完成情况决定；期末考试采取论文形式。指定教材：无合适的教科书

参考书目： [1] 《量子化学基本原理和从头计算法》（中），徐光宪，黎乐民，王德民，北京:科学出版社， 2003； [2] 《现代材料计算与设计教程》，吴兴惠，项金钟，北京:电子工业出版社，2002。 [3] 《分子模拟的理论与实践》，陈正隆，徐为人, 汤立达，北京:化学工业出版社，2007。 [4] 《量子化学计算方法与应用》，林梦海，北京:科学出版社，2004。 [5] 《Molecular Modeling Principles and Applications》(分子模拟的原理与应用)，A. R. Leach , （第二版），北京:兴国图书出版社，2003。 [6]《计算材料学》，[德]D.罗伯编著，项金钟，吴兴惠译，北京:化学工业出版社，2002。

材料计算软件的

材料计算软件的曙光TC2600刀片服务器解决方案摘要：随着计算机硬件技术的发展和计算方法的突飞猛进，基于量子力学的计算模拟手段已经被广泛应用于化学、材料物理以及有关的其它学科。曙光刀片服务器为材料计算提供了一种优异的平台，它在众多方面超越了传统机架式服务器，是高密度、高性能的新一代服务器产品。刀片服务器由于物理形态上的高度集成，可以根据物理化学领域应用的不同的特色进行灵活配置，极大地丰富材料计算服务器的解决方案 1.背景概述 1.1.计算化学和材料物理进入20世纪以后，由于受到物理学理论的飞跃尤其是量子力学的发展的影响，研究人员广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法，在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展，而且在理论方面取得了许多重要成果。随着计算机硬件技术的发展和计算方法的突飞猛进，基于量子力学的计算模拟手段已经被广泛应用于化学、材料物理以及有关的其它学科在解释和预测材料结构、物理性质和化学行为中。现在根据量子化学计算可以进行分子的合理设计，如药物设计、材料设计、物性预测等。 Kohn和Pople等人开创的密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）在过去的20年里得到了广泛的应用，包括固体物理、化学、生物等学科，都能看到密度泛函理论的影响。与传统的量子力学方法不同的是密度泛函理论的基本变量是单粒子密度，通过体系的单粒子密度而不是波函数来描述体系基态的性质，如总能量等。因此密度泛函理论降低了量子化学计算的计算量。随着高性能计算技术的平民化浪潮以及并行软件逐渐普及，高性能计算已经成为上述领域中的除了理论和实验外的主要研究手段。 1.2.曙光TC2600刀片服务器曙光高性能机群采用机群体系结构，由若干台高性能服务器（节点机）和高速互连网络连接到一起，通过作业调度系统形成单一系统映象的高性能计算机，并通过监控系统

VASP+FROPHO 计算晶体材料声子谱及热性能

V ASP+FROPHO 计算晶体材料声子谱及热性能梁超平（liangchaoping@https://www.sodocs.net/doc/716479532.html,）, May. 2010 作者简介：梁超平，中南大学粉末冶金研究院07级硕士研究生，师从龚浩然教授，主要研究方向为计算材料学算法编程及材料跨尺度计算模拟。目录一、编译fropho (1) 二、一个简单的算例：BCC Zr的声子谱以及声子态密度 (2) 简介 Fropho是一个使用Fortran语言编写用于实现晶体声子分析程序。它目前提供了V ASP 、 Wien2K 的接口用来计算原子受力，通过分析原子受力得到力常数矩阵。从而根据力常数矩阵进行材料的声子谱及热性能分析。其主要功能有：计算声子色散谱；计算声子态密度，包括分立态密度；声子热力学性质，包括自由能，热容量，焓。接下来简要介绍程序的编译，通过一个简单的算例来介绍它的使用方法。一、编译fropho 1. 编译Fropho需要lapack数学库文件。因此首先从https://www.sodocs.net/doc/716479532.html, 下载lapack-3. 2.gz； 2. 使用sftp上传至远程服务器； 3. 解压缩lapack-3.2.gz； @node64:~> tar -zxvf lapack-3.2.gz 4. 进入lapack-3.2，将make.inc.example 拷贝成make.inc

@node64:~/lapack-3.2> cp make.inc.example make.inc 5. 修改make.inc和Makefile 将make.inc第22和26行改为ifort或者pgf90编译器，这样运算速度更快，这里的编译器要跟后面编译fropho一致。然后将Makefile第11行注释掉，打开第12行 6. 使用make lib 安装数学库，转好后在当前目录产生lapack_LINUX.a、blas_LINUX.a 和tmglib_LINUX.a。 @node64:~/lapack-3.2> make lib 7. 安装fropho 从https://www.sodocs.net/doc/716479532.html,/ 下载fropho-1.3.3.tar.gz 8. 解压缩； @node64:~/fropho> tar -zxvf fropho-1.3.3.tar.gz 9. 进入fropho-1.3.3并configure设置好相应的编译器和链接数学库,链接这两个数学库的顺序不能错，不然不能使用； @node64:~/fropho/fropho-1.3.3> ./configure --prefix=where do you want to install fropho FC=ifort LIBS= "/your lapack-3.2 direction/lapack-3.2/liblapack.a your lapack-3.2 direction/lapack-3.2/libblas.a" 10. 然后make； @node64:~/fropho/fropho-1.3.3>make @node64:~/fropho/fropho-1.3.3>make install 11. 编译rubytools，进入rubyTools目录； @node64:~/fropho/fropho-1.3.3/rubyTools> ./makeTools.sh 12. 大功告成，安装圆满完成了。二、一个简单的算例：BCC Zr的声子谱以及声子态密度 1.首先准备好优化的Zr POSCAR文件，以及INPHON。 INPHON的内容为(注：由于程序编写原因INPHON的格式必须严格固定，=号两端必须有空格) NDIM = 3 3 3 #超晶胞尺寸 LSUPER = .TRUE. #控制是否产生超晶胞

材料模拟在计算机中使用的软件

材料模拟在计算机中使用的软件材料模拟简介首先，材料模拟是在传统材料设计上发展出来的技术。传统的材料设计是根据材料的性质和成分，通过理论计算推出目标材料的结构，然后通过实验合成。这样的研究是最基本的，也是脚踏实地的工作，但世界中未知的结构和功能太多了，每次都通过实际的实验会浪费很多经费和时间，大大增加了研究周期。因此，在计算机发展起来的今天，具有智慧的先辈们根据分子理论设计出一系列分子模拟软件，把你所设计的结构输入这些软件，软件就会返回结构的能量、性质。模拟的原理和作用目前材料模拟中所使用的软件非常多，但总体上工作过程有很大的共性，也就是说，它们都是从分子动力学原理、量子力学原理等等基础科学理论出发，利用计算机计算材料结构的性质。其工作过程大致如下： (一)根据所输入计算机的结构计算结构中能量能量大致分为如下几个部分： (二)根据量子力学原理、分子动力学原理等等来分别计算电子波函数、核的动能等性质。 (三)由计算出来的波函数、能量就可以用来反映材料的性质如下图所示，能量和波函数可以分别用于不同方向的研究：

软件简介用于材料模拟的软件大致有：Materials Studio、VASP、Gaussian、NAMD、LAMMPS、Nano-scale Device Simulation、Materials Explorer、Atomistix Toolkit、Virtual NanoLab………. 这些软件的大致功能如下： 1.Materials Studio 专门为材料科学模拟所设计，能方便的建立3D分子模型，深入分析有机、无机晶体、无定形材料以及聚合物，可以在催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等材料科学研究领域进行性质预测、聚合物建模和X射线衍射模拟，操作灵活方便，并且最大限度地运用网络资源。这个软件包含了很多的工具箱，能够实现很多功能，其所具有的工具箱（模块）大致如下：

CHGCAR--vasp手册

CHGCAR ￡le This ￡le contains the lattice vectors, atomic coordinates, the total charge density multiplied by the volume (r) ¤V cell on the ￡ne FFT-grid (NG(X,Y,Z)F), and the PAW one-center occupancies. CHGCAR can be used to restart VASP from an existing charge density, for visualisation the CHG ￡le should be used, since the PAW-one centre occupancies are dif￡cult to parse. It is possible to avoid that the CHGCAR is written by setting LCHARG = .FALSE. in the INCAR ￡le (see section 7.45). In VASP, the density is written using the following commands in Fortran: WRITE(IU,FORM) (((C(NX,NY,NZ),NX=1,NGXC),NY=1,NGYZ),NZ=1,NGZC) The x index is the fastest index, and the z index the slowest index. The ￡le can be read format-free, because at least in new versions, it is guaranteed that spaces separate each number. Please do not forget to divide by the volume before visualizing the ￡le! For spinpolarized calculations, two sets of data can be found in the CHGCAR ￡le. The ￡rst set contains the total charge density (spin up plus spin down), the second one the magnetization density (spin up minus spin down). For non collinear calculations the CHGCAR ￡le contains the total charge density and the magnetisation density in the x, y and z direction in this order. For dynamic simulation (IBRION=0), the charge density on the ￡le is the predicted charge density for the next step: i.e. it is compatible with CONTCAR, but incompatible with the last positions in the OUTCAR ￡le. This allows the CHGCAR and the CONTCAR ￡le to be used consistently for a molecular dynamics continuation job. For static calculations and relaxations (IBRION=-1,1,2) the written charge density is the selfconsistent charge density for the last step and might be used e.g. for accurate band-structure calculations (see section 10.3). Mind: Since the charge density written to the ￡le CHGCAR is not the selfconsistent chargedensity for the positions on the CONTCAR ￡le, do not perform a bandstructure calculation (ICHARG=11) directly after a dynamic simulation (IBRION=0) (see section 10.3). Band decomposed charge density (parameters) 分波电荷密度计算 VASP can calculate the partial (band decomposed) charge density部分（分波）电荷密度 according to parameters specified in the file INCAR. It must be noted, that the densities calculated by VASP (including the band decomposed charge density) are always symmetrized对称的 using the space group空间群 and point group symmetry determined by VASP. 根据设置INCAR中的参数，VASP可以计算分波电荷密度，算分波电荷密度通常考虑空间群和点群对称性。 In some cases (calculation of charge from selected k-points) this can lead to undesired results for the band decomposed charge density. In this case, the symmetry needs to be switched off for the groundstate and successive band decomposed charge density calculations.