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あつみねとどろき
5 years ago
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1 SCIGRESS ME 2.3 の LAMMPS 連携機能のご紹介 / 体験実習 SCIGRESS ME+LAMMPS を使ってみよう! 2016 年 3 月 7 日富士通株式会社

2 SCIGRESS ME 2.3 の LAMMPS 連携機能ご紹介 2

3 LAMMPS を使用する際の課題 GUI がないためテキストベースで入力データ作成コマンド設定が必要となり初心者にはハードルが高いモデリング機能が不足しているため複雑な構造作成が難しいコマンドでの構造生成座標データの読み込みは可能ポテンシャル設定が煩雑である分子系では結合結合角二面角面外角を全て種類ごとに設定する必要がある大きな分子では膨大な数の設定になる 3

4 SCIGRESS ME 2.3 の LAMMPS 連携機能 SCIGRESS ME は入力データ作成から結果解析まで行える分子動力学ソフトウェアです LAMMPS I/F により LAMMPS と連携して MD 計算を実行できます LAMMPS の MD 計算機能のみが対象となります粗視化 MD DPD Peridynamics などは対象外です SCIGRESS ME 2.3 LAMMPS I/F の主な機能入力データ作成計算実行結果表示二次解析モデリング計算条件設定ポテンシャル設定リスタートデータ生成逐次実行バッチ計算アニメーション軌跡温度圧力体積等の時間変化グラフなど平均二乗変位二体相関関数積算配位数など SCIGRESS ME 2.3 の動作環境 OS Windows Vista, 7 CPU Pentium 4 以上メモリ 2GB 以上 ( 推奨 ) 4

5 モデリング様々なモデルを作成するためのウィザードやツールが搭載されています主なモデリング関連機能 MD セル作成ウィザード ( ランダムテンプレート ( 結晶 ) 高分子液晶 ) セルの貼り合わせ積み重ねなど編集表示原子分子のコピー貼り付け削除挿入など回転拡大縮小平行移動正投影 / 透視投影表示形式 ( スペースフィリングボール & スティック等 ) など 5

6 計算条件設定アンサンブル境界条件応力印加等の基本的な設定ができます 6

7 ポテンシャル設定 LAMMPS 添付のポテンシャルを選択して使用できます SCIGRESS ME のポテンシャルの一部も使用できます 7

8 分子動力学計算の実行 SCIGRESS ME のメニューから LAMMPS の MD 計算を実行できます入力データを登録しバッチ計算を行えます登録順に実行 8

9 結果表示アニメーション表示物性値の時間変化グラフなどの結果表示機能があります 9

10 二次解析二体相関関数積算配位数などの解析機能があります解析条件設定画面二体相関関数 10

11 SCIGRESS ME 2.3 の LAMMPS 連携機能体験実習 11

12 SCIGRESS ME + LAMMPS による分子動力学計算の流れ入力データモデリングポテンシャル設定計算条件設定 ( シミュレーション時間温度圧力 ) 分子動力学計算 LAMMPS 出力データ各時刻における各原子の位置座標速度系の温度圧力など熱力学量二次解析統計処理静的性質 : 弾性率動径分布関数など動的性質 : 拡散定数熱伝導率など 12

リスタート計算実行 9. リスタートデータの作成 2 10. リスタート計算条件設定 2( 応力印加 ) 11. リスタート計算実行 2 12.

13 実習課題 Ni の一軸応力誘起相転移の分子動力学シミュレーション 1. Ni 結晶のモデリング 2. 計算条件設定 ( 無応力 ) 3. ポテンシャルの設定 4. 計算実行 5. 結果表示 ( アニメーション温度等の時間変化グラフ表示 ) 6. リスタートデータの作成 7. リスタート計算条件設定 ( 応力印加 ) 8. リスタート計算実行 9. リスタートデータの作成リスタート計算条件設定 2( 応力印加 ) 11. リスタート計算実行リスタート結果表示 ( アニメーション温度等の時間変化グラフ表示 ) 13. 二体相関関数の算出 ( 参考 )Parrinello and Rahman, J Appl Phys, 52, 7182 (1981) 13

14 SCIGRESS ME の起動 [ スタート ] メニューから [ すべてのプログラム ] [SCIGRESS ME 2.3] [SCIGRESS ME] の順に選択し SCIGRESS ME を起動 14

15 モデルの作成モデリング MD セルの作成を選択 15

16 モデルの作成種類 : テンプレートグループ : 基本単位形テンプレート : FCC(Ag) を選択し次へをクリック 16

17 モデルの作成原子タブを選択しリストから Ni を選択し完了をクリック 17

18 モデルの作成基本セル定数を a=b=c=3.524 に設定し基本セル定数の設定を適用をクリック 18

19 モデルの作成モデリング MD セルの積み重ねを選択 19

20 モデルの作成積み重ね数を a 軸 =b 軸 =c 軸 =8 に設定し OK をクリック 20

21 モデルの作成はいをクリック 21

22 モデルの作成ユニットセルをに積み重ねた MD セルがメイン画面に表示される 22

23 モデルの作成ファイル名前を付けて保存を選択 23

24 モデルの作成ファイル名 Ni を入力し保存をクリック 24

25 計算条件設定 LAMMPS 計算条件の設定を選択 25

26 計算条件設定アンサンブル :NTP 総ステップ数 :10000 時間刻み幅 :0.5 出力間隔ステップ数 :100 温度の Damp:50 圧力の Damp:500 に設定し適用 OK をクリック時間刻み幅 (0.5 fs) 100 steps 時間刻み幅 (0.5 fs) 1000 steps 26

27 ( 参考 ) 温度圧力制御の damping parameter の設定引用元 : 温度制御 The Tdamp parameter is specified in time units and determines how rapidly the temperature is relaxed. A good choice for many models is a Tdamp of around 100 timesteps. Note that this is NOT the same as 100 time units for most units settings. 圧力制御 the Pdamp parameter operates like the Tdamp parameter, determining the time scale on which pressure is relaxed. A good choice for many models is a Pdamp of around 1000 timesteps. Note that this is NOT the same as 1000 time units for most units settings. 27

28 ポテンシャルの設定 LAMMPS ポテンシャル関数の設定を選択 28

29 ポテンシャルの設定 LAMMPS Ni_u3.eam を選択し OK をクリック 29

30 計算実行 LAMMPS 計算実行を選択 30

31 計算実行 LAMMPS で分子動力学計算が実行されます 31

32 結果表示ログを確認し OK をクリック計算時間 32

33 結果表示をクリックしアニメーションを実行します 33

34 結果表示をクリックしアニメーションを停止しをクリックしてウインドウを閉じます 34

35 結果表示結果モニター変数を選択 35

36 結果表示温度圧力体積の時間変化のグラフが表示されます 36

37 結果表示グラフ表示項目を選択 37

38 結果表示内部エネルギーにチェックを入れ適用閉じるをクリック 38

39 結果表示内部エネルギーの時間変化のグラフが追加表示されます 39

40 結果表示をクリックしてウインドウを閉じます 40

41 リスタートデータの作成 1 ファイルリスタートを選択 41

42 リスタートデータの作成 1 OK をクリック 42

43 リスタートデータの作成 1 リスタートデータが生成されます 43

44 リスタートデータの作成 1 LAMMPS 計算条件の設定を選択 44

45 リスタートデータの作成 1 アンサンブル : NPH 圧力 : stress に設定し設定をクリック 45

46 リスタートデータの作成 1 Y 欄で Start:30000 End:30000 Damp:500 に設定し OK をクリック 46

47 リスタートデータの作成 1 適用 OK をクリック 47

48 リスタート計算の実行 1 LAMMPS 計算実行をクリック 48

49 リスタート計算の実行 1 LAMMPS でリスタート計算が実行されます 49

50 リスタート計算結果 1 OK をクリック 50

51 リスタート計算結果 1 をクリックしてウインドウを閉じます 51

52 リスタートデータの作成 2 ファイルリスタートを選択 52

53 リスタートデータの作成 2 OK をクリック 53

54 リスタートデータの作成 2 リスタートデータが生成されます 54

55 リスタートデータの作成 2 LAMMPS 計算条件の設定を選択 55

56 リスタートデータの作成 2 設定をクリック 56

57 リスタートデータの作成 2 Y 欄で Start:60000 End:60000 に設定し OK をクリック 57

58 リスタートデータの作成 2 OK をクリック 58

59 リスタート計算の実行 2 LAMMPS 計算実行を選択 59

60 リスタート計算の実行 2 LAMMPS でリスタート計算が実行されます 60

61 リスタート計算結果 2 OK をクリック 61

62 リスタート計算結果 2 表示ビューの詳細設定を選択 62

63 リスタート計算結果 2 左から適用をクリックしをクリックしてウインドウを閉じます 63

64 リスタート計算結果 2 をクリックしアニメーションを実行します 64

65 リスタート計算結果 2 をクリックしアニメーションを停止します 65

66 リスタート計算結果 2 描画軌跡を選択 66

67 リスタート計算結果 2 原子の軌跡が表示されます 67

68 リスタート計算結果 2 をクリックしてウインドウを閉じます 68

69 リスタート計算結果 2 結果モニター変数を選択 69

70 リスタート計算結果 2 温度圧力体積の時間変化のグラフが表示されます 70

71 リスタート計算結果 2 をクリックしてウインドウを閉じます 71

72 二次解析 ( 二体相関関数 ) 結果二次解析二体相関関数積算配位数を選択 72

73 二次解析 ( 二体相関関数 ) 解析開始時間 :51 解析終了時間 :100 を設定しをクリック 73

74 二次解析 ( 二体相関関数 ) OK をクリック 74

75 二次解析 ( 二体相関関数 ) プログレスバーが 100% になったら閉じるをクリック 75

76 二次解析 ( 二体相関関数 ) をクリック 76

77 二次解析 ( 二体相関関数 ) 二体相関関数のグラフが表示されます 77

78 二次解析 ( 二体相関関数 ) ツールプロット点情報を選択 78

79 二次解析 ( 二体相関関数 ) プロット点の選択をクリックし十字の中心を第 1 ピークの位置に合わせクリック十字線を消すにはグラフ内で右クリック 79

80 二次解析 ( 二体相関関数 ) 第 1 ピークの座標値が表示されます 80

81 二次解析 ( 二体相関関数 ) 閉じるをクリックをクリックしてウインドウを閉じます 81

82 ( 参考 )SCIGRESS ME が生成した LAMMPS 入力データ Ni.lin # Created by SCIGRESS ME variable FileName string Ni log ${FileName}.log atom_style full units metal boundary p p p read_data pair_style pair_coeff Ni.ldt eam 1 1 Ni_u3.eam timestep velocity all create run_style verlet atom_modify sort 0 0 fix 1 all npt temp tri compute 1 all pe/atom thermo_style custom step cpu temp press vol etotal ke pe enthalpy pxx pyy pzz pxy pyz pxz thermo 100 dump 1 all custom 100 ${FileName}.dmp id mol type q xsu ysu zsu vx vy vz c_1 dump_modify 1 sort id restart ${FileName}.restart run

83 ( 参考 )SCIGRESS ME が生成した LAMMPS 入力データ Ni.ldt Created by SCIGRESS ME 2048 atoms 1 atom types xlo xhi ylo yhi zlo zhi xy xz yz # # SCIGRESS Molecule Types # # 1 Ni # # SCIGRESS Atom Types # # 1 Ni # # SCIGRESS Bond Types # # Masses Atoms

84 LAMMPS に関するお問合せについてサポートの範囲 : SCIGRESS ME の LAMMPS 連携機能の使用方法に関するお問合せサポート製品をご購入いただく必要がございますサポートの範囲外 : LAMMPS は弊社製品ではないため以下のお問合せはサポート製品の対象外となります LAMMPS の入手方法インストール方法 LAMMPS の計算方法や理論 ( 手法ポテンシャル等 ) LAMMPS による計算のノウハウ事例精度比較等コマンドラインでの LAMMPS の実行方法等受託計算や計算方法の調査等はサポートとは別費用 ( 個別見積 ) となります All Rights Reserved, Copyright (C) FUJITSU LIMITED

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Winmostar - LAMMPS Tutorial 4 界面ビルダ V5.012 株式会社クロスアビリティ 2015/6/18

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