J-OCTA/OCTA と LAMMPS の連携によるメリット http://www.j-octa.com/ 2016 年 2 月 19 日株式会社 JSOL エンジニアリングビジネス事業部
JSOL について 社員数 1300 人 計算科学分野は 150 人 20 以上のシミュレーション, CAE(Computer Aided Engineering) ソフトウェアミクロからマクロまで 幅広いソリューション 構造解析 成形シミュレーション 電磁場解析 材料シミュレーション 1
OCTA & J-OCTA ソフトマテリアルのためのシミュレーションプラットフォーム 2002 年国家プロジェクトで作成オープンソース ( 無料 ) エンジン, 簡易プリポスト, Python Script によるデータ操作最新バージョン =Ver.8 BBS ユーザー数 1850 人 (2016 年 1 月 ) 2005 年 JSOL( 日本総研 ) が開発 OCTA の商用版 OCTA エンジンのモデラー最新バージョン =Ver.1.9SP1 国内外 100 サイト以上民間企業が 8 割 2
シミュレーションエンジン Nano(10-9 m) Micro(10-6 m) KAPSEL Smoothed Particle Method コロイド分散系 MUFFIN 平均場法相分離構造有限要素法コンポジット材料の機械特性 SUSHI PASTA, NAPLES 平均場法 (SCF, RPA) 界面 相分離構造 DPD も適用可能 レプテーションダイナミクス絡み合い, レオロジー ( 粘弾性 ) COGNAC, VSOP, LAMMPS, GROMACS ( 全原子 & 粗視化 ) 分子動力学法分子構造, 熱力学 光学 ガス拡散特性 etc 3
LAMMPS コンバータ COGNACのデータに基づいて LAMMPSデータと相互に変換 Simulation Conditions NVE,NVT(Kremer-Grest, Nose-Hoover),NPT(Parinello Rahman-Nose-Hoover) Deformation(Elongation, Lees-Edwards) Constraint (Steady) Boundary conditions (Periodic) Bond Potential Bond : Harmonic and FENE, Angle : Harmonic, Torsion : Cosine Polynomial Non-Bond Potential LJ, DPD Molecular structures Statistics Data Energy, Temperature, Sress, Instantaneous, Batch and Total Average 4
J-OCTA 上での LAMMPS 実行 COGNAC 入力ファイル上で ダイレクトに LAMMPS を 実行可能 5
J-OCTA 上での LAMMPS 実行 LAMMPS の入力ファイルが自動生成され 手動修正も可能 結果ファイルは自動的に COGNAC データに変換される 6
Atomistic Modeling 化学式に基づいた3 次元モデリング結晶構造の作成分子配置 セルのマージなど PDB CIF 形式のインポート 7
Atomistic Force Field GAFF Amber Dreiding CLAY TEAM-LS MS(Lammpsコンバータは今後対応 ) とIF 電荷計算 Gaussian Firefly ABINIT-MP MopacとIF 結合ポテンシャルパラメータの検証ツール有機 / 無機界面のポテンシャル同定ツール (DFT 計算との連携 ) 8
Coarse Grained Potential Iterative Boltzmann Inversion 関数 テーブル ( 離散データ ) 検証機能 ( 全原子モデルと分布を比較 ) リバースマッピング (CG FA KG CG) AtomisitcMDの初期構造作成にも有用 検証機能 9
Density Biased Monte Carlo 平均場法 DPD の計算結果 仮想的な体積分率分布を用いて 粗視化 or 全原子 MD の初期構造を作成 MD のみでは困難な平衡状態の初期構造 [Ref.] J.Chem.Phys.,117, 8153 (2002) J.Soc.Rheol.Jpn, 37,75 (2009) 10
Density Biased Monte Carlo Simulation results Stress Strain Curve Calculation Time Non-Bond Total Bond Using Batch average stress Windows7 64bit COGNAC8.3.3 LAMMPS20140113 11
Density Biased Monte Carlo 任意の体積分率に基づいたMD/DPDの初期構造生成特定の場所に分子を集中的に配置したい場合相分離計算の初期値としても利用 [ref]yamamoto, Hyodo, JCP 122, 204907 (2005) 高分子材料シミュレーション OCTA 活用事例集 12
G',G'' [Pa] Primitive Path Analysis 粗視化 MD の結果を用いて絡み合い点間分子量の抽出 NAPLES PASTA 粘弾性構成式で利用 1.0E+06 1.0E+05 1.0E+04 1.0E+03 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 ω [rad/sec] 13
Finite Element Analysis DPDフィラー分散構造のSTL 出力 DigimatとのIF 体積分率分布 ( 相分離構造 ) から非構造メッシュ作成非線形構造解析 CFDソフトウェアとの連携 14
Post 処理 Visualization LAMMPS の計算結果に対して OCTA/J-OCTA の解析機能をそのまま利用可能 動径分布 MSD 散乱関数 配向 密度分布など 数百万粒子までの描画 ( 今後 機能拡張 ) 自由体積分布 500 万粒子のシステム 15
J-OCTA Student Edition BBSからダウンロード可能フリーソフト機能は限定されます Molecular modeling 3D viewer COGNAC/LAMMPS SUSHI/DPD Term: End of March,2016 ( New module will be provided by then) Number of execution : 100 (Contact JSOL if you need to increase it) 16
Conclusion OCTA/J-OCTA と LAMMPS の連携によるメリット For OCTA/J-OCTA ユーザー LAMMPS を用いることで COGNAC では困難な大規模計算が可能になります COGNAC の入力ファイルのまま LAMMPS を実行できます 弊社のサポート対象は COGNAC と VSOP となります For LAMMPS ユーザー 他のシミュレータと連携することで LAMMPS をマルチスケールシミュレーション統合環境に拡張できます 多機能なプリポストが利用可能になります 17