Herezh_dev/herezh_pp/comportement/thermique/Taux_crista/Hoffman1.cc

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C++
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// This file is part of the Herezh++ application.
//
// The finite element software Herezh++ is dedicated to the field
// of mechanics for large transformations of solid structures.
// It is developed by Gérard Rio (APP: IDDN.FR.010.0106078.000.R.P.2006.035.20600)
// INSTITUT DE RECHERCHE DUPUY DE LÔME (IRDL) <https://www.irdl.fr/>.
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// Herezh++ is distributed under GPL 3 license ou ultérieure.
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// AUTHOR : Gérard Rio
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// the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
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// of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
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//
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#include "Hoffman1.h"
#include <cmath>
#include "ConstMath.h"
#include "ConstPhysico.h"
//==================== cas de la class de sauvegarde SaveResul ===================
// constructeur par défaut à ne pas utiliser
Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1() :
I_Kcinetique(0.),I_Kcinetique_t(0.)
{ };
// le constructeur courant
Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1
(const double & cristal_t,const double & cristal):
I_Kcinetique(cristal) ,I_Kcinetique_t(cristal_t)
{};
// constructeur de copie
Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1
(const Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1& sav ):
I_Kcinetique(sav.I_Kcinetique) ,I_Kcinetique_t(sav.I_Kcinetique_t)
{ };
//============= lecture écriture dans base info ==========
// cas donne le niveau de la récupération
// = 1 : on récupère tout
// = 2 : on récupère uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::Lecture_base_info
(ifstream& ent,const int )
{ // ici toutes les données sont toujours a priori variables
// ou en tout cas pour les méthodes appelées, elles sont gérées par le paramètre: cas
string toto; ent >> toto;
#ifdef MISE_AU_POINT
if (toto != "S_R_Hoffman")
{ cout << "\n erreur en lecture du conteneur pour la loi thermo physique de Tait"
<< " on attendait S_R_Hoffman et on a lue " << toto
<< " \n Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::Lecture_base_info(..";
Sortie(1);
}
#endif
// ent >> I_Kcinetique_t >> I_Kcinetique;
ent >> I_Kcinetique_t ; I_Kcinetique = I_Kcinetique_t;
};
// cas donne le niveau de sauvegarde
// = 1 : on sauvegarde tout
// = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::Ecriture_base_info
(ofstream& sort,const int )
{ // ici toutes les données sont toujours a priori variables
// ou en tout cas pour les méthodes appelées, elles sont gérées par le paramètre: cas
// sort << "\n S_R_Hoffman " << I_Kcinetique_t << " " << I_Kcinetique << " ";
sort << "\n S_R_Hoffman " << I_Kcinetique_t << " " ;
};
// affichage des infos
void Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::Affiche()
{ cout << "\n S_R_Hoffman I_Kcinetique_t= " << I_Kcinetique_t << " I_Kcinetique= " << I_Kcinetique << " ";
};
// idem sur un ofstream
void Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::Affiche(ofstream& sort)
{ sort << "\n S_R_Hoffman I_Kcinetique_t= " << I_Kcinetique_t << " I_Kcinetique= " << I_Kcinetique << " ";
};
// Surcharge de l'operateur =
CristaliniteAbstraite::SaveCrista& Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1::operator=
(const CristaliniteAbstraite::SaveCrista& a)
{ // récup de la bonne classe
Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1& b = *((Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1*) &a);
I_Kcinetique = b.I_Kcinetique;
I_Kcinetique_t = b.I_Kcinetique_t;
return *this;
};
//==================== fin du cas de la class de sauvegarde SaveResul ============
Hoffman1::Hoffman1():
n(ConstMath::Pi),G0(ConstMath::Pi),N01(ConstMath::Pi)
,N02(ConstMath::Pi),Ustar(ConstMath::Pi),Tinf(ConstMath::Pi)
,Kg(ConstMath::Pi),Tm(ConstMath::Pi),alphaP(ConstMath::Pi)
,betaP(ConstMath::Pi),X_inf(ConstMath::Pi)
,algo_integ(new Algo_Integ1D(3)) // par défaut on utilise 3 points de Gauss
,Te_t(),Te_tdt(),Pr_t(),Pr_tdt() // variables de travail
{ };
// constructeur de copie
Hoffman1::Hoffman1(const Hoffman1& co ):
n(co.n),G0(co.G0),N01(co.N01)
,N02(co.N02),Ustar(co.Ustar),Tinf(co.Tinf)
,Kg(co.Kg),Tm(co.Tm),alphaP(co.alphaP)
,betaP(co.betaP),X_inf(co.X_inf)
,algo_integ(new Algo_Integ1D(*(co.algo_integ)))
,Te_t(),Te_tdt(),Pr_t(),Pr_tdt() // variables de travail
{};
// Lecture des donnees de la classe sur fichier
void Hoffman1::LectureDonneesLoiCrista(UtilLecture * entreePrinc,LesCourbes1D& ,LesFonctions_nD& )
{ // ---- lecture du tag d'entête -----
string nom;
*(entreePrinc->entree) >> nom; // lecture du tag
if(nom != "coefficientsLoiHoffman_")
{ cout << "\n erreur en lecture du tag du debut des parametres "
<< " on attendait la chaine : coefficientsLoiHoffman_ et on a lue: " << nom;
cout << "\n Hoffman1::LectureDonneesLoiCrista( "
<< "(UtilLecture * entreePrinc) " << endl ;
entreePrinc->MessageBuffer("** erreur1 de lecture des parametres de la loi Hoffman1 **");
throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
Sortie(1);
};
entreePrinc->NouvelleDonnee(); // prepa du flot de lecture
// --- lecture de l'ensemble des paramètres ----
MotCle motCle; // ref aux mots cle
while (strstr(entreePrinc->tablcar,"fin_coefficientsLoiHoffman_")==0)
{
// si on a un mot clé global dans la ligne courante c-a-d dans tablcar --> erreur
if ( motCle.SimotCle(entreePrinc->tablcar))
{ cout << "\n erreur de lecture des parametre on n'a pas trouve le mot cle "
<< " fin_coefficientsLoiHoffman_ et par contre la ligne courante contient un mot cle global ";
entreePrinc->MessageBuffer("** erreur2 de lecture des parametres de la loi Hoffman1 **");
throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
Sortie(1);
};
// lecture d'un mot clé
*(entreePrinc->entree) >> nom;
if ((entreePrinc->entree)->rdstate() == 0)
{} // lecture normale
#ifdef ENLINUX
else if ((entreePrinc->entree)->fail())
// on a atteind la fin de la ligne et on appelle un nouvel enregistrement
{ entreePrinc->NouvelleDonnee(); // lecture d'un nouvelle enregistrement
*(entreePrinc->entree) >>nom;
}
#else
else if ((entreePrinc->entree)->eof())
// la lecture est bonne mais on a atteind la fin de la ligne
{ if(nom != "fin_coefficientsLoiHoffman_")
{entreePrinc->NouvelleDonnee(); *(entreePrinc->entree) >> nom;};
}
#endif
else // cas d'une erreur de lecture
{ cout << "\n erreur de lecture inconnue ";
entreePrinc->MessageBuffer("** erreur3 de lecture des parametres de la loi Hoffman1 **");
throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
Sortie(1);
};
// dans le cas où le fait d'avoir lue une nouvelle ligne fait que l'on a fini la lecture on stop
if (nom == "fin_coefficientsLoiHoffman_")
{break;}
// sinon c'est ok et on passe en revue tous les paramètres
else if(nom == "n=") {*(entreePrinc->entree) >> n;}
else if (nom == "G0=") {*(entreePrinc->entree) >> G0;}
else if (nom == "N01=") {*(entreePrinc->entree) >> N01;}
else if (nom == "N02=") {*(entreePrinc->entree) >> N02;}
else if (nom == "Ustar=") {*(entreePrinc->entree) >> Ustar;}
else if (nom == "Tinf=") {*(entreePrinc->entree) >> Tinf;}
else if (nom == "Kg=") {*(entreePrinc->entree) >> Kg;}
else if (nom == "Tm=") {*(entreePrinc->entree) >> Tm;}
else if (nom == "alphaP=") {*(entreePrinc->entree) >> alphaP;}
else if (nom == "betaP=") {*(entreePrinc->entree) >> betaP;}
else if (nom == "X_inf=") {*(entreePrinc->entree) >> X_inf;}
else
{ cout << "\n erreur: lecture d'un identificateur inconnue, on a lue: " << nom ;
entreePrinc->MessageBuffer("** erreur4 de lecture des parametres de la loi Hoffman1 **");
throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
Sortie(1);
};
}; //-- fin du while
entreePrinc->NouvelleDonnee(); // prepa du flot de lecture
};
// affichage de la loi
void Hoffman1::Affiche() const
{ cout << "\n# ----- loi de Hoffman1 permettant le calcul de K(T,P) -------------------------------"
<< "\n n= " << n << " G0= " << G0 << " N01= " << N01 << " N02= " << N02 << " "
<< "\n Ustar= " << Ustar << " Tinf= " << Tinf << " Kg= " << Kg << " Tm= " << Tm << " "
<< "\n alphaP= " << alphaP << " betaP= " << betaP << " X_inf= " << X_inf << " " ;
};
// affichage et definition interactive des paramètres
void Hoffman1::Info_commande_LoisCrista(UtilLecture& entreePrinc)
{ ofstream & sort = *(entreePrinc.Commande_pointInfo()); // pour simplifier
n= 3; G0= 2.83e2; N01= 0.156; N02= 15.1;
Ustar= 6250.; Tinf= 243.; Kg= 5.5e5; Tm= 483.;
alphaP= 0.283e-6; betaP= -2.08e-16; X_inf= 0.684;
sort << "\n# ----- loi de Hoffman1 permettant le calcul de K(T,P) ------------------------------"
<< "\n# |la loi necessite 11 coefficients n,G0,N01,N02,Ustar,Tinf,Kg,Tm,alphaP,betaP,X_inf|"
<< "\n# | le calcul de K(T,P) s'effectue alors suivant la formule: |"
<< "\n# | K(T,P) = G0*((4.0/3.0*PI*N0)**(1/3) |"
<< "\n# | *exp(- Ustar/(R*(Tcorr - Tinf)))*exp(- Kg/(Tcorr*(Tm - Tcorr))) |"
<< "\n# | avec les relations: |"
<< "\n# | DTcorr_Pres = P*(alphaP + betaP*P); |"
<< "\n# | Tcorr = T - DTcorr_Pres + 273.; |"
<< "\n# | N0 = exp(N01*(Tm - Tcorr) + N02); |"
<< "\n# | et: P la pression relative, T la temperature celsius |"
<< "\n# -----------------------------------------------------------------------------------";
sort << "\n# definition des coefficients, ils peuvent être donnés dans un ordre quelconque et "
<< "\n# sur une ou plusieurs lignes "
<< "\n\n coefficientsLoiHoffman_ "
<< "\n n= " << n << " G0= " << G0 << " N01= " << N01 << " N02= " << N02 << " "
<< "\n Ustar= " << Ustar << " Tinf= " << Tinf << " Kg= " << Kg << " Tm= " << Tm << " "
<< "\n alphaP= " << alphaP << " betaP= " << betaP << " X_inf= " << X_inf << " " ;
sort << "\n fin_coefficientsLoiHoffman_ \n ";
sort << "\n# la derniere ligne doit contenir uniquement le mot cle: fin_coefficientsLoiHoffman_ "
<< endl;
};
// calcul de la fonction K(T,P)
double Hoffman1::fct_KT(const double& P, const double& T ) const
{ // calcul des variables intermédiaires
double DTcorr_Pres = P*(alphaP + betaP*P);
double Tcorr = T - DTcorr_Pres + 273.;
double N0 = exp(N01*(Tm - Tcorr) + N02);
// calcul de KT
double KT = G0*( pow((4.0/3.0*ConstMath::Pi*N0),1./3.))
* exp(- Ustar/(ConstPhysico::R *(Tcorr - Tinf))) * exp(- Kg/(Tcorr*(Tm - Tcorr)));
// retour
return KT;
};
// calcul du taux de cristalinité
// P_t, P : pression à t et, t+deltat (= actuelle)
// T_t, T : température à t et, t+deltat (=actuelle)
double Hoffman1::Cristalinite(const double& P_t, const double& T_t,
CristaliniteAbstraite::SaveCrista * save_donTP
,const double& P, const double& T,Enum_dure temps)
{ saveCrista = save_donTP; // mise à jour au cas où des méthodes attachées utiliseraient le pointeur de la
// classe générique
Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1* saveCristaHoffman1 = ((Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1*) save_donTP);
// on calcul par intégration avec la formule de Nakamura, la valeur de la cristalinité courante
// pour cela on considère une intégration explicite en 1 pas de temps à partir de la forme différentielle
// de l'équation cf. formule 9.12 de la thèse de Mikaël, page 139
// on pourrait également utiliser une méthode de Runge, ce qui est possible si l'on veut plus de précision
// double cris = saveCristaHoffman1->I_Kcinetique_t; // pour simplifier
// recup de l'incrément de temps
double deltat=ParaGlob::Variables_de_temps().IncreTempsCourant();
double temps_courant = ParaGlob::Variables_de_temps().TempsCourant();
// calcul de l'accroissement de la cristalinité sur le pas de temps par linéarisation de la forme différentielle
// non ne fonctionne pas car initialement la cristalinité = 0, et avec une formule purement explicite
// ce qui est le cas ici, la valeur du delta_cris = 0 donc la fonction n'arrive jamais à décoller !!
// double delta_cris = deltat * (n * fct_KT(P,T) * (1.-cris)
// * pow( log( 1./(1.-cris) )
// ,(n-1.)/n
// )
// );
// // mise à jour de la cristalinité
// saveCristaHoffman1->cristalinite = cris + delta_cris;
// utilisation d'une intégration avec la méthode de Gauss
// deux cas suivant que l'on calcul a t ou tdt
double crista = 0.;
if (temps == TEMPS_tdt)
{// dans ce cas on fait un calcul avec cumul à partir du temps précédent et du résultat
// sauvegardé, qui est supposé à t
// on renseigne les variables qui servent pour le calcul de la fonction a intégrer
Te_t=T_t; Te_tdt=T;Pr_t=P_t; Pr_tdt=P;
// on intègre la constante cinétique
saveCristaHoffman1->I_Kcinetique = saveCristaHoffman1->I_Kcinetique_t +
algo_integ ->IntegGauss(*this,&Hoffman1::fct_KT_,deltat);
// cout << "\n I_Kcinetique= " << saveCristaHoffman1->I_Kcinetique; //----- débug
// on calcul la cristalinité
crista = X_inf *(1.-exp(-pow(saveCristaHoffman1->I_Kcinetique,n)));
}
else // sinon pour l'instant ce n'est pas implanté, car il faut réfléchir
// à la méthodologie d'intégration, pas difficile mais il vaut mieux le faire au moment
// ou cela se présentera
{ cout << " \n attention, cas non implante !!! pour l'instant (le demander si pb) "
<< " cas d'un calcul a TEMPS_t "
<< "\n Hoffman1::Cristalinite(..." ;
Sortie(1);
};
//--- debug
// cout << fct_KT(P,T) << " ";
// cout << delta_cris << " ";
//--- fin debug
// retour
return crista;
};
// calcul du taux de cristalinité à tdt à partir des grandeurs à tdt
// P : pression à t+deltat (= actuelle)
// T : température à t+deltat (=actuelle)
double Hoffman1::Cristalinite(CristaliniteAbstraite::SaveCrista * save_donTP
,const double& , const double& )
{ saveCrista = save_donTP; // mise à jour au cas où des méthodes attachées utiliseraient le pointeur de la
// classe générique
Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1* saveCristaHoffman1 = ((Hoffman1::SaveCrista_Hoffman1*) save_donTP);
// on calcul la cristalinité pour la valeur de la constante cinétique actuelle
double crista = X_inf *(1.-exp(-pow(saveCristaHoffman1->I_Kcinetique,n)));
// retour
return crista;
};
//----- lecture écriture de restart spécifique aux données de la classe -----
// cas donne le niveau de la récupération
// = 1 : on récupère tout
// = 2 : on récupère uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Hoffman1::Lecture_don_base_info(ifstream& ent,const int cas ,LesCourbes1D& ,LesFonctions_nD& )
{ // ici on ne lit que dans le cas = 1
if (cas == 1)
{ string nom;
ent >> nom;
if (nom != "Cristallinite_Hoffman1")
{ cout << "\n erreur en lecture des donnees de la loi Hoffman1, on attendait le mot cle: "
<< " Cristallinite_Hoffman1 et on a lu: " << nom ;
Sortie(1);
};
// lecture des données
ent >> nom >> n >> nom >> G0 >> nom >> N01 >> nom >> N02;
ent >> nom >> Ustar >> nom >> Tinf >> nom >> Kg >> nom >> Tm ;
ent >> nom >> alphaP >> nom >> betaP >> nom >> X_inf;
};
};
// cas donne le niveau de sauvegarde
// = 1 : on sauvegarde tout
// = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Hoffman1::Ecriture_don_base_info(ofstream& sort ,const int cas) const
{ // ici on ne sauvegarde que dans le cas = 1
if (cas == 1)
{ sort << "\n Cristallinite_Hoffman1 "
<< "\n n= " << n << " G0= " << G0 << " N01= " << N01 << " N02= " << N02 << " "
<< "\n Ustar= " << Ustar << " Tinf= " << Tinf << " Kg= " << Kg << " Tm= " << Tm << " "
<< "\n alphaP= " << alphaP << " betaP= " << betaP << " X_inf= " << X_inf << " " ;
};
};
// --------------------------- METHODES PROTEGEES : ---------------------
// calcul de la fonction K(t) en fonction d'un paramètre qui varie de -1 à 1 et des variables
// définit par ailleurs: Te_t,Te_tdt,Pr_t,Pr_tdt
double Hoffman1::fct_KT_(const double& thetai )
{ // la pression et la température sont interpolées linéairement sur le pas de temps
double P = 0.5 * ((1.-thetai)*Pr_t + (1.+thetai)*Pr_tdt);
double T = 0.5 * ((1.-thetai)*Te_t + (1.+thetai)*Te_tdt);
return fct_KT(P,T);
// return 0.1; //--- débug
};