【科学代码】SPaMD: 材料原子级建模、模拟、分析和表征

开发者：张瑞丰教授研究团队

开发单位：北京航空航天大学

邮箱：[e-mail]

代码下载：

https://code.koushare.com/#/code/codeDetail?codeId=251

https://github.com/zrfcms/SPaMD

SPaMD Studio（简称SPaMD）集成化平台致力于材料原子级建模、模拟、分析和表征【著作权号：2019SR0794596】【著作权号：2020SR1068454】，分为SPaMD Visualizer和SPaMD Simulator两部分。SPaMD Visualizer软件在Windows和Linux系统下实现简洁图形界面化，快捷实现复杂模型构建、模块参数设定、分析视窗管理等，为用户提供模型创建、计算模拟、性能预测、结果分析、可视化编辑等全流程一体化工作平台。其中多项建模、模拟、分析技术和方法是基于本研究组近10年自主算法而研发。新版本软件提供vasp和lammps接口，便于实现高通量流程。SPaMD以自主研发的建模算法、高通量模拟流程、可视化技术、先进分析算法为核心，而非简单交互界面设计。SPaMD Simulator提供了大规模原子级模拟功能，融合了多种经典力学方程的数值算法和系综调控技术，已通过严苛的数亿级非平衡冲击波模拟测试。该平台不仅可通过SPaMD Visualizer图形界面控制，而且可单独通过脚本或命令行控制使用，方便处理批量任务。SPaMD主界面如下图：

模型创建：具有强大的ICSD、PCD和ASM结构原型库，支持创建各种晶体结构；模块化构建单晶、多晶、复合多晶、核壳结构、掺杂结构、表面结构、界面结构、位错结构、裂尖结构、纳米线、纳米带、纳米柱、纳米多层膜等模型；支持数十种模型细节调整方案的建模工具箱Atomkit，支持230个空间群得晶体建模工具箱Cryskit，和支持任意复杂高指数晶面的表面界面建模工具箱Surfkit；等等。

计算模拟：SPaMD Visualizer提供简单易用的模块化图形用户界面；支持调用研究组自主研发的SPaMD Simulator模拟器，并提供免费开源软件LAMMPS Simulator模拟器的接口（支持自定义高通量GUI界面），并集成量子力学软件VASP计算器的接口（支持自定义高通量GUI界面）等丰富的功能一体化模块；在Windows图形用户界面下支持同步、并行、并发式操控。

性能预测：包括丰富的静态性能预测和动态行为仿真等功能，实现了高通量全流程模拟，比如裂尖应力强度因子的高通量筛选、不同冲击条件下冲击模拟高通量任务并发、连续扭转情况下界面力学响应高通量模拟等。各种功能的实现依赖于全流程自动化设计的用户界面以及计算模拟引擎，比如SPaMD Simulator和LAMMPS Simulator用于经典力学模拟，VASP用于量子力学的计算等。

结果分析：内嵌两套研究组自主研发的结构分析软件：AACSD和AADIS，不仅提供常规的CNA、CSP、CNP、BAA等分析方法，而且支持研究组提出的取向分析OIM、LCO方法和向量分析NTA、IDA、SVA方法等分析技术。支持多种高分辨图形图像格式输出，支持多种配色、贴图、渲染方案。

该软件平台采用高度可移植的C ++语言编写，具有较高的运行效率，易于扩展等独特功能。

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参考文献：

1. Z. R. Liu,B. N. Yao, and R. F. Zhang*. SPaMD Studio: An integrated platform for atomistic modeling, simulation, analysis and visualization, Computational Materials Science 210, 111027 (2022).

2. B. N. Yao andR. F. Zhang*. AADIS: Atomistic Analyzer for dislocation character and distributions, Computer Physics Communications 247, 106857 (2020).

3. Z. R. Liu andR. F. Zhang*. AACSD: An atomistic analyzer for crystal structure and defects,Computer Physics Communications 222, 229 (2018).

SPaMD软件平台基础模块已经对教育科研用户免费开放使用，对商业用户需签署授权协议。如果用户需要获取基于特定算法的高级模块和技术支持需要签署专门授权协议。咨询或索取SPaMD可以发邮件并附带注册信息表到研究组邮箱：[e-mail]。

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编辑：黄琦

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