CN109920486A - 一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建模方法的改进，具体是指一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，包括以下步骤：步骤一、建立分子动力学计算基本模型；步骤二、修改基本模型中的主要参数为待定参数，将基本模型修改为待定模型；步骤三、通过Shell语言复制待定模型并重命名得到含有待定参数的目标模型；步骤四、通过Shell语言设置待定参数为目标参数得到目标模型；步骤五、通过Shell语言循环控制批量生成目标模型，不仅大幅度提升了批量建模效率，减轻了科研人员的工作强度，而且避免了人为操作出错的可能性。

Description

一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法

技术领域

本发明涉及一种建模方法的改进，具体是指一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法。

背景技术

分子动力学方法是一种计算机模拟实验方法，是研究纳米材料科学的重要工具。该技术不仅可以得到原子的运动轨迹，还可以观察到材料变形过程中各种微观细节，它是对理论分析和实验测试的有力补充。分子动力学模拟方法的广泛运用，对于推动纳米材料科学的发展有重要意义。

材料进入纳米尺度后，表现出与宏观尺度材料不同的物理化学特性，其中一个效应是尺寸效应，是指纳米材料的性质与纳米材料尺寸的大小有关。因此不论是微纳米尺度的实验还是分子动力学模拟，都要考虑纳米材料的尺寸，会测试一系列尺寸的纳米材料。

例如用分子动力学模拟研究纳米线的拉伸性能，需要建立一系列三维尺寸不同的纳米线模型，少则几十个，多则几百个。建立一个长方体纳米线的几何模型需要长、宽、高三个几何尺寸，如果每个几何模型都是人为操作，则需要不断地复制基本模型、打开模型、修改模型中的三维尺寸，工作量巨大，耗时费力，而且容易出现错误。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，不仅大幅度提升了批量建模效率，减轻了科研人员的工作强度，而且避免了人为操作出错的可能性。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，包括以下步骤：

步骤一、建立分子动力学计算基本模型；

步骤二、修改基本模型中的主要参数为待定参数，将基本模型修改为待定模型；

步骤三、通过Shell语言复制待定模型并重命名得到含有待定参数的目标模型；

步骤四、通过Shell语言设置待定参数为目标参数得到目标模型；

步骤五、通过Shell语言循环控制批量生成目标模型。

作为优选，步骤二中，修改基本模型中的主要参数为待定参数，将基本模型修改为待定模型，是指将基本模型设置文件中的几何尺寸参数修改为待定参数，将基本模型修改为几何尺寸待定的待定模型。

作为优选，步骤三中，通过Shell语言复制待定模型并重命名得到含有待定参数的目标模型，是指通过Shell语言的cp命令，将几何尺寸待定的待定模型进行复制，并以目标参数为特征重新命名，得到含有待定参数的目标模型。

作为优选，步骤四中，通过Shell语言设置待定参数为目标参数得到目标模型，是指通过Shell语言的sed命令，将目标模型设置文件中的待定参数设置为目标参数，得到所需的目标模型。

作为优选，步骤五中，通过Shell语言循环控制批量生成目标模型，是指通过Shell语言的循环控制，重复步骤三和步骤四，批量生成目标模型。

以上描述可以看出，本发明具备以下优点：采用本发明的基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法不仅大幅度提升了批量建模效率，减轻了科研人员的工作强度，而且避免了人为操作出错的可能性。

附图说明

图1为本发明的基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法。

具体实施方式

下面结合本发明给定的附图和具体示例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例。都属于本发明的保护范围。

在具体实施时，结合附图1所示，步骤一、建立分子动力学计算基本模型：

所建立的基本几何模型是三维尺寸为10a*2a*3a的长方体纳米线，其中a为材料的晶格常数，用LAMMPS程序语言描述为

region nanowire block 0 10 0 2 0 3

该几何模型保存在设置文件in.nanowire中，由于其他设置不是本发明实施的重点，故不进行赘述。将所有设置文件放在文件夹nanowire中，该文件夹为基本模型，可以用分子动力学软件LAMMPS运行得到合理的结果。

步骤二、修改基本模型中的主要参数为待定参数，将基本模型修改为待定模型：

将步骤一中所建立的基本模型设置文件中的主要几何参数，即长方体的三维尺寸修改为待定参数，如TBDX，TBDY，TBDZ，用LAMMPS程序语言描述为

region nanowire block 0TBDX 0TBDY 0TBDZ

同时，所在的文件夹nanowire修改为TBD_nanowire，即为几何尺寸待定的待定模型。

步骤三、通过Shell语言复制待定模型并重命名得到含有待定参数的目标模型：

通过Shell语言的cp命令，将待定模型TBD_nanowire进行复制，并重命名，其名称包含目标三维尺寸参数$X，$Y，$Z，用Shell语言描述为

cp-r TBD_nanowire $X_$Y_$Z_nanowire

步骤四、通过Shell语言设置待定参数为目标参数得到目标模型：

通过Shell语言的sed命令，将目标模型中的待定参数TBDX，TBDY，TBDZ设置为目标三维尺寸参数，用Shell语言描述为

sed-i“s/TBDX/$X/g”in.nanowire

sed-i“s/TBDY/$Y/g”in.nanowire

sed-i“s/TBDZ/$Z/g”in.nanowire

步骤五、通过Shell语言循环控制批量生成目标模型：

通过Shell语言的循环控制，重复步骤三和步骤四，批量生成目标模型，例如长度X选择三个尺寸为10a、20a、30a，宽度Y选择四个尺寸为2a、3a、4a、5a，高度Z选择两个尺寸为3a、6a，用Shell语言描述为

for X in`seq 10 10 30`#(循环一，X依次为10a、20a、30a)

do

for Y in`seq 2 1 5`#(循环二，Y依次为2a、3a、4a、5a)

do

for Z in`seq 3 3 6`#(循环三，Z依次为3a、6a)

do

cp-r TBD_nanowire $X_$Y_$Z_nanowire#(步骤三)

cd$X_$Y_$Z_nanowire#(进入几何尺寸待定的待定模型)

sed-i“s/TBDX/$X/g”in.nanowire#(步骤四)

sed-i“s/TBDY/$Y/g”in.nanowire

sed-i“s/TBDZ/$Z/g”in.nanowire

cd..#(退出目标模型)

done

done

done

本实施例可以快速生成长度X分别为10a、20a、30a，宽度Y分别为2a、3a、4a、5a，高度Z分别为3a、6a，共计3*4*2＝24个目标模型。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、建立分子动力学计算基本模型；

步骤二、修改基本模型中的主要参数为待定参数，将基本模型修改为待定模型；

步骤三、通过Shell语言复制待定模型并重命名得到含有待定参数的目标模型；

步骤四、通过Shell语言设置待定参数为目标参数得到目标模型；

步骤五、通过Shell语言循环控制批量生成目标模型。

2.根据权利要求1所述的基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，其特征在于：步骤二中，修改基本模型中的主要参数为待定参数，将基本模型修改为待定模型，是指将基本模型设置文件中的几何尺寸参数修改为待定参数，将基本模型修改为几何尺寸待定的待定模型。

3.根据权利要求1所述的基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，其特征在于：步骤三中，通过Shell语言复制待定模型并重命名得到含有待定参数的目标模型，是指通过Shell语言的cp命令，将几何尺寸待定的待定模型进行复制，并以目标参数为特征重新命名，得到含有待定参数的目标模型。

4.根据权利要求1所述的基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，其特征在于：步骤四中，通过Shell语言设置待定参数为目标参数得到目标模型，是指通过Shell语言的sed命令，将目标模型设置文件中的待定参数设置为目标参数，得到所需的目标模型。

5.根据权利要求1所述的基于Shell语言提高分子动力学批量建模效率的方法，其特征在于：步骤五中，通过Shell语言循环控制批量生成目标模型，是指通过Shell语言的循环控制，重复步骤三和步骤四，批量生成目标模型。