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LAMMPS入门到进阶教程：Python辅助建模，计算模拟，MDAnalysis辅助分析，及论文复现！

华算科技

2025-10-23

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导读：LAMMPS聚合物建模、高熵合金、复合材料、拉伸压缩、压痕冲击、交联反应、粗粒化、传热扩散等

分子动力学软件中，LAMMPS (“Large-scale Atomic/ Molecular Massively Parallel Simulator”，大尺度原子/分子并行模拟工具)是名副其实的全能巨无霸。

可以对气态、固态、液态进行分子动力学模拟，研究体系包括但不仅限于合金、矿物、半导体、溶液、高分子、DNA、细胞膜、蛋白质，可调用多种势函数/力场，支持各种系综、粗粒化，能够实现对百万级原子分子体系的计算。

经过近一年的打磨，华算科技特推出覆盖领域超全面、亮点超多的LAMMPS培训，一个课程涵盖了所有分子动力学能模拟的性质，时长超过28小时。

课程由资深技术专家王老师主讲，专为分子动力学初入门学员设计，沿着理论讲解、模型搭建、性质分析层层递进。带你学会分子动力学计算，早发顶刊！

课程亮点

模型搭建：

✅ 金属，合金，中熵、高熵合金，多晶金属，梯度金属等；

✅ 粗糙金属表面、孪晶界面的构建；

✅ 波浪石墨烯的构建；金属-石墨烯（碳纳米管）复合材料；

✅ 聚合物，共聚物，均聚物等；粗粒化模型（石墨烯）的构建；

✅ LAMMPS内置命令建模；ATOMSK建模软件的使用；

✅ CHARMM-GUI的使用；Packmol的使用；VMD构建多层石墨烯，碳纳米管模型；

✅ Python辅助构建模型（原子级别梯度金属）。

性质计算：

✅ 金属、聚合物、及其复合材料的拉伸、压缩模拟；

✅ 纳米压痕、冲击计算；热传导计算；

✅ 聚合物的交联反应；

✅ 超算批量提交LAMMPS计算任务。

结果分析：

✅ 径向分布函数（RDF）、概率分布函数（PDF）、

✅ 扩散系数、均方位移（MSD）；

✅ 位错分析、表面张力、氢键寿命；

✅ 力学性能（模量，屈服强度，toughness等）；

✅ 纳米压痕分析、玻璃化转变温度（Tg）；

✅ 高分子拉伸过程链取向分析（结晶相关）；

✅ MDAnalysis后处理分析模拟轨迹。

讲师介绍

王老师： 华算科技资深技术专家，六年以上LAMMPS软件重度使用经验。发表SCI共10篇，并参与编写英文书籍《Fundamentals of Multiscale Modeling of Structural Materials》。

主要研究领域为：利用分子动力学模拟方法，①研究金属（梯度和中、高熵合金）及其纳米复合材料的力学性能；②开发高分子和石墨烯的粗粒化模型，并研究高分子及其纳米复合材料的结构、动力学和力学性能。

课表一览

板书展示

课件展示

课程内容

01

分子动力学（MD）介绍

1. 分子动力学简介（基础知识介绍，势函数）

2. 材料的多尺度模拟概述（DFT，AA，CG等）

3. 分子动力学原理，势函数（牛顿定律）

4. 体系中势函数的种类（键长，键角，二面角等）

5. 聚合物势函数在LAMMPS中如何设置？

6. 金属EAM势函数介绍

7. LAMMPS分子动力学模拟流程；(建模-能量最小化-退火-弛豫-输出-分析)

8. 分子动力学系综的选取（NVE,NVT,NPT）

9.周期性边界条件

02

LAMMPS软件和模拟领域介绍

1. 分子动力学现存主流软件介绍

2. LAMMPS网站介绍、使用

3. LAMMPS手册的使用

4. LAMMPS软件能做什么？

5. 哪些领域可以用LAMMPS来做模拟？

6. LAMMPS能做哪些分析？

7. 分子模拟书籍推荐

8. LAMMPS软件包中Eaxmple介绍

9. 用LAMMPS开展一个课题需要注意哪些？

03

LAMMPS初体验（粗粒化石墨烯的拉伸）

1. 单层石墨烯模型的构建

2. Tersoff势函数文件讲解和使用(文献)

3. LAMMPS in文件浏览、简介

4. LAMMPS工作流程展示

5. 石墨烯弛豫、拉伸可视化展示

6. 石墨烯拉伸的应力应变曲线

7. 粗粒化石墨烯的力学性能变化

8. 双层石墨烯层间距的获取

9. LAMMPS常见报错以及解决办法

10. LAMMPS相关文献查找

04

LAMMPS的安装使用及LJ、EAM势函数讲解

1. LAMMPS在Windows系统下的安装

2. LAMMPS手册的介绍

3. LAMMPS自带势函数介绍

4. 如何调用LAMMPS，如何运行LAMMPS？

5. 用LAMMPS运行一个二维断裂模拟

6. 分子动力学模拟中非键（LJ）相互作用讲解

7. Lennard-Jones(LJ)势函数可视化介绍

8. LJ势函数中势阱深和距离参数的含义

9. EAM势函数在模拟过程中如何书写设置？

05

分子动力学工作原理讲解

1. 分子动力学在线演示

2. 键合、水珠、扩散（质量、压力和温度对体系的影响）

3. NVE、NVT、NPT系综适用哪些场景

4. 如何在LAMMPS中设置对应的系综？

5. 分子模拟时间步长的选取

06

LAMMPS模拟工作准备

1. LAMMPS中注释符号‘#’的使用

2. 用LAMMPS做模拟的前期准备（金属、聚合物）

3. 金属、聚合物相互作用（势函数）

4. 金属和聚合物的拉伸模拟介绍

07

LAMMPS金属in文件详解（1）

1. LAMMPS书写金属拉伸的in文件

2. units，boundary，atom_style等lammps命令的书写

3. 单位对LAMMPS通篇模拟的重要性

4. LAMMPS未设置、选用默认值的注意事项

5. 利用LAMMPS自带命令书写金属模型文件（规则结构）

6. LAMMPS金属晶格取向的设置

7. 模型盒子大小的设置

8. 金属势函数的设置、讲解

9. 频繁使用write_data，可视化、检查模型

08

LAMMPS金属in文件详解（2）

1. OVITO可视化注意事项

2. reset_timestep的含义

3. 对原子施加初速度（某一温度下）

4. 能量最小化方法：CG和SD（默认CG）

5. npt系综下进行弛豫

6. 系统信息的随时输出、观察

7. LAMMPS可以输出哪些信息？

09

LAMMPS金属in文件详解（3）

1. 注意fix和unfix的搭配使用；（dump和undump）

2. LAMMPS中拉伸的设置（应变法）

3. 应力应变数据的txt文件输出

4. 如何dump输出拉伸模拟的轨迹文件

5. OVITO观察晶格类型、位错的变化

6. 绘制金属拉伸的应力应变数据（杨氏模量）

7. LAMMPS做金属拉伸的总结和回顾

8. LAMMPS模拟中命令前后顺序的重要性

10

LAMMPS聚合物in文件详解（1）

1. LAMMPS做UA聚乙烯模型的拉伸测试

2. UA聚乙烯模型的介绍

3. 书写UA聚乙烯data模型的不同方法（data文件格式）

4. Excel书写data模型文件

5. 聚合物拉伸in文件的书写

6. UA聚乙烯力场参数的设置和书写

7. UA聚乙烯模型拉伸的LAMMPS in文件书写

8. 赋予初速度、能量最小化、退火、弛豫、拉伸和输出

9. 利用LAMMPS的chain.exe工具构建简单聚合物（只有bond）

11

LAMMPS聚合物in文件详解（2）

1. Python构建随机分布的UA聚乙烯模型

2. Python的使用简介

3. Random Walk聚合物模型

4. Python构建聚合物随机游走模型

5. 随机游走聚合物模型的弛豫方法(in文件的书写)

6. LAMMPS中Soft势函数的使用（弛豫）

7. 关闭soft势函数，打开真实LJ势函数进行模拟

8. UA聚乙烯的拉伸可以得到什么?

9. 玻璃化转变，键长、键角布，能量贡献

10. UA聚乙烯拉伸过程中，体系信息的输出（应力应变）

11. UA聚乙烯的应力应变曲线获取，绘制，分析

12. LAMMPS做UA聚乙烯拉伸模拟的回顾与总结

12

LAMMPS石墨烯in文件详解

1. LAMMPS内置命令构建石墨烯模型

2. LAMMPS in文件书写石墨烯的拉伸模拟文件

3. 石墨烯拉伸模拟的LAMMPS in文件展示

4. 应力应变曲线的输出

5. 考虑石墨烯层片厚度的石墨烯拉伸模拟

6.粗粒化石墨烯力学性能测试的in文件书写

7.多层石墨烯组装的力学性能测试（拉伸）

13

LAMMPS模拟流程总结

1. MD原理

2. 时间步长

3. 系综设定

4. LAMMPS模拟基本流程

5. LAMMPS in文件和data文件的格式、书写；

6. LAMMPS单位的选取

7. LAMMPS的输出

8. 力场参数的设置（金属与聚合物的区别）

14

超算的使用和LINUX系统操作

1. 如何连接超算—WinSCP，Xshell的下载和使用

2. Linux语言的介绍、使用

3. 编辑文本文件

4. 查看文件内容

5. 文件的复制和转移

6. 电脑和超算之间文件传输（WinSCP）

7. Xshell操作Linux系统

8. 超算上LAMMPS作业的提交（调用模块+运算）

9. 查看作业状态、终止作业

15

文本高亮和OVITO可视化软件（Notepad++）

1. LAMMPS in文件关键词高亮设置（NotePad++）

2. OVITO旧版和新版的使用

3. OVITO的渲染和分析方法介绍

4. OVITO制作动画

16Materials Studio和VMD讲解

1. VMD可视化软件介绍（三个窗口）

2. TKconsole命令的使用（命令读取LAMMPS data文件）

3. 原子颜色、属性的设置、润色

4. Materials Studio构建聚合物模型、可视化显示

17

Python的使用

1. Python的下载和安装（Anaconda）

2. Spyder窗口介绍

3. Python的使用讲解（基本操作）

4. Python数组，矩阵，随机、组合、运算等

5. Python判断语句的使用

6. Python循环语句的使用

7. Python绘图

8. Python函数拟合

9. MDAnalysis的安装

10. MDAnalysis的参考资料和教程

18

MDAnalysis的使用介绍

1. 导入MDAnalysis包

2. MDAnalysis操纵分子模型，获取模型信息（质量，坐标，类型等）

3. MDAnalysis操纵模拟轨迹，获取与时间相关的参量

4. MDAnalysis提取轨迹中UA聚乙烯的键长、键角的分布

5. MDAnalysis针对Cu-Ni原子级过渡金属模型，获取成分分布

19

Lattice建模

1. LAMMPS内置命令构建不同几何形状的模型（锥形，柱形，球形）

2. LAMMPS内置命令建模+Python辅助构建复杂合金模型

3. 调控参数，构建不同成分比例的合金模型

4. LAMMPS构建粗糙表面，波浪表面data模型

20

Materials Stuio构建模型

1. Python构建波浪粗糙表面

2. Materials Studio的使用讲解

3. Materials Stuido聚合物库构建标准聚合物模型

4. MS对聚合物进行能量最小化，退火，动力学模型讲解

5. MS模拟过程中，各种能量项的观察

6. MS构建小的团簇（金属）

7. 利用msi2lmp将MS里的模型转为LAMMPS可以识别的data文件

8. 如何书写LAMMPS in文件，运行MS转换得到的data模型文件?

9. Materials Studio建模总结

21

CHARMM-GUI、VMD、Packmol软件建模讲解

1. Charmm-GUI构建聚合物模型，嵌段聚合物等

2. LAMMPS in文件书写，运行Charmm-GUI得到的data模型

3. VMD构建单壁、多壁碳纳米管；单层、多层石墨烯片

4. Packmol随机填充模型

22

Atomsk使用介绍

1. Atomsk软件的安装

2. Atomsk软件的使用

3. Atomsk构建简单金属模型

4. Atomsk对模型进行扩胞，切割，组合运算等

5. Atomsk对挖孔金属和CNT进行组合，构建复合材料

6. Atomsk构建二维、三维金属多晶模型

7. 思考如何构建梯度金属？

23

Atomsk多晶金属建模

1. Python构建梯度金属的流程

2. 如何调控梯度金属的过渡程度？

3. 统计体系内晶粒大小，分布等

4. 如何构建特定结构的多晶结构?

5. 孪晶界面的构建

6. Atomsk生成阵列结构（粗糙表面）

7. 柱状多晶结构模型的构建

24

python批量处理数据+石墨烯传热模拟

1. 材料的力学性能介绍

2. Python批量处理数据，平均处理、绘图

3. 石墨烯的热传导模拟

25

氢键寿命的计算

1. 水分子块体的LAMMPS模拟

2. 氢键寿命的介绍

3. MDAnalysis计算分析氢键寿命

26

MSD曲线的编程计算

1. MSD介绍

2. 结合MDAnalysis编程计算MSD曲线

3. 如何获取光滑的MSD曲线（数据平均处理）

27

石墨烯纳米压痕-NaCl水溶液

1. 水分子的表面张力模拟

2. 石墨烯纳米压痕的LAMMPS模拟讲解

3. 纳米压痕力-位移曲线拟合，分析力学性能

4. NaCl溶液模型的构建和模拟

28

聚合物Tg计算和链取向的分析

1. 玻璃化转变温度的计算（哪些方法？）

2. 聚合物拉伸变形过程中，链取向的计算

3. Python+MDAnalysis编程计算链取向

29

平滑RDF的计算

1. 密度沿某个方向上的分布计算

2. 径向分布函数（RDF）的计算（LAMMPS、OVITO）

3. OVITO批量导出数据

4. Python对数据进行平均处理

5. UA聚乙烯为例，进行聚合物交联反应的模拟

30

聚合物交联反应

31

论文复现（梯度金属、粗粒化石墨烯）

1. Cu-Ni径向、轴向原子级梯度过渡的合金模型的力学性能

2. 粗粒化石墨烯组装体的力学性能模拟

3. 铜-石墨烯复合材料的力学性能模拟

32

课程总结与扩展

1. 分子动力学原理

2. LAMMPS使用

3. MDAnalysis的使用

4. 聚合物的随机填充代码

5. in文件的书写

报名方式

主办单位：深圳华算科技有限公司（拥有VASP、Materials Studio、Gaussian商业版权）

培训形式：线上课程，28小时录播，无限次回看，课程群永不解散，随时提问，及时解答。

课程费用：2980元。名额有限，欲报从速！提供增值税普通发票及邀请函。

报名方式：识别下方二维码报名，或者联系手机13609617837 。

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缴费方式

银行转账汇款

收款单位：深圳华算科技有限公司

银行账号：758869652456

开户行：中国银行深圳西丽支行

注意：付款时请备注“姓名+单位+LAMMPS”

支付宝转账

企业支付宝账户：hskj@v-suan.com

请核对户名：深圳华算科技有限公司

注意：付款时请备注“姓名+单位+LAMMPS”

刷卡/扫码支付

可刷公务卡，请扫码填写报名信息以便我们提前为您准备发票等报销手续。

划重点：请先添加课程客服微信报名再缴费！

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