Herezh_dev/comportement/lois_visco_elastiques/Loi_newton1D.cc

// FICHIER : Loi_newton1D.cp
// CLASSE : Loi_newton1D


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//
// The finite element software Herezh++ is dedicated to the field
// of mechanics for large transformations of solid structures.
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// INSTITUT DE RECHERCHE DUPUY DE LÔME (IRDL) <https://www.irdl.fr/>.
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// AUTHOR : Gérard Rio
// E-MAIL  : gerardrio56@free.fr
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//#include "Debug.h"

# include <iostream>
using namespace std;  //introduces namespace std
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include "Sortie.h"
#include "TypeConsTens.h"
#include "ParaGlob.h"
#include "ConstMath.h"
#include "CharUtil.h"


#include "Loi_newton1D.h"


Loi_newton1D::Loi_newton1D () :  // Constructeur par defaut
  Loi_comp_abstraite(NEWTON1D,CAT_THERMO_MECANIQUE,1),mu(-ConstMath::trespetit),xn(1.),simple(true)
  ,mu_temperature(NULL),xn_temperature(NULL),Deps0(0.01)
   { };
	

// Constructeur de copie
Loi_newton1D::Loi_newton1D (const Loi_newton1D& loi) :
	Loi_comp_abstraite(loi),mu(loi.mu),xn(loi.xn),simple(loi.simple)
    ,mu_temperature(loi.mu_temperature),xn_temperature(loi.xn_temperature)
    ,Deps0(loi.Deps0)
	 {// on regarde s'il s'agit d'une courbe locale ou d'une courbe globale
	  if (mu_temperature != NULL)	
      	if (mu_temperature->NomCourbe() == "_") 
      	  mu_temperature = Courbe1D::New_Courbe1D(*(loi.mu_temperature));
      if (xn_temperature != NULL)	
         if (xn_temperature->NomCourbe() == "_") 
            xn_temperature = Courbe1D::New_Courbe1D(*(loi.xn_temperature));;
	  };

Loi_newton1D::~Loi_newton1D ()
// Destructeur 
{ if (mu_temperature != NULL)
      if (mu_temperature->NomCourbe() == "_") delete mu_temperature;
  if (xn_temperature != NULL)
      if (xn_temperature->NomCourbe() == "_") delete xn_temperature;
  };

// Lecture des donnees de la classe sur fichier
void Loi_newton1D::LectureDonneesParticulieres (UtilLecture * entreePrinc,LesCourbes1D& lesCourbes1D
                                             ,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD)
  { string nom;
    // lecture de la viscosité 
    *(entreePrinc->entree) >> nom; 
    if (nom != "mu=") 
         { cout << "\n erreur en lecture de la viscosite, on aurait du lire le mot mu=";
           entreePrinc->MessageBuffer("**erreur1 Loi_newton1D::LectureDonneesParticulieres (...**");
           throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
           Sortie(1);     
         };
    // on regarde si la viscosité est thermo dépendante
    if(strstr(entreePrinc->tablcar,"mu_thermo_dependant_")!=0)
     { thermo_dependant=true;
       *(entreePrinc->entree) >> nom;
       if (nom != "mu_thermo_dependant_") 
         { cout << "\n erreur en lecture de la thermodependance de mu, on aurait du lire le mot cle mu_thermo_dependant_"
                << " suivi du nom d'une courbe de charge ou de la courbe elle meme ";
           entreePrinc->MessageBuffer("**erreur2 Loi_newton1D::LectureDonneesParticulieres (...**");
           throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
           Sortie(1);     
         };
       // lecture de la loi d'évolution en fonction de la température
       *(entreePrinc->entree) >>  nom;    
       // on regarde si la courbe existe, si oui on récupère la référence 
       if (lesCourbes1D.Existe(nom)) 
         { mu_temperature = lesCourbes1D.Trouve(nom);
         }
       else
        { // sinon il faut la lire maintenant
          string non_courbe("_");   
          mu_temperature = Courbe1D::New_Courbe1D(non_courbe,Id_Nom_Courbe1D (nom.c_str()));
          // lecture de la courbe
          mu_temperature->LectDonnParticulieres_courbes (non_courbe,entreePrinc);
        }
       // prepa du flot de lecture
       if(strstr(entreePrinc->tablcar,"fin_coeff_NEWTON1D")==0) entreePrinc->NouvelleDonnee(); 
     }
    else
     { // lecture de mu 
       *(entreePrinc->entree) >> mu ;
     }; 
    // on regarde s'il y a un coefficient non linéaire
    simple = true;   // par défaut
    if (strstr(entreePrinc->tablcar,"xn")!=NULL)
      { *(entreePrinc->entree) >> nom ;
        simple = false;
        #ifdef MISE_AU_POINT
          if (nom != "xn=")
             { cout << "\n erreur en lecture de la loi de Newton, on attendait xn= suivi d'un nombre "
                    << " ou du mot cle xn_thermo_dependant_ et ensuite une courbe ";
               entreePrinc->MessageBuffer("**erreur3 Loi_newton1D::LectureDonneesParticulieres (...**");
               throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
               Sortie(1);
             };
        #endif
        // on regarde si le coefficient non linéaire  est thermo dépendant
        if(strstr(entreePrinc->tablcar,"xn_thermo_dependant_")!=0)
        { thermo_dependant=true; *(entreePrinc->entree) >> nom;
          if (nom != "xn_thermo_dependant_") 
           { cout << "\n erreur en lecture de la thermodependance de xn, on aurait du lire le mot cle xn_thermo_dependant_"
                  << " suivi du nom d'une courbe de charge ou de la courbe elle meme ";
             entreePrinc->MessageBuffer("**erreur4 Loi_newton1D::LectureDonneesParticulieres (...**");
             throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
             Sortie(1);     
           };
          // lecture de la loi d'évolution du coefficient non linéaire en fonction de la température
          *(entreePrinc->entree) >>  nom;    
          // on regarde si la courbe existe, si oui on récupère la référence 
          if (lesCourbes1D.Existe(nom))  { xn_temperature = lesCourbes1D.Trouve(nom);}
          else { // sinon il faut la lire maintenant
                 string non_courbe("_");   
                 xn_temperature = Courbe1D::New_Courbe1D(non_courbe,Id_Nom_Courbe1D (nom.c_str()));
                 // lecture de la courbe
                 xn_temperature->LectDonnParticulieres_courbes (non_courbe,entreePrinc);
               };
          // prepa du flot de lecture
          if(strstr(entreePrinc->tablcar,"fin_coeff_NEWTON1D")==0) entreePrinc->NouvelleDonnee(); 
        }
        else
        { // lecture du coeff 
          *(entreePrinc->entree) >> xn ;
        };
      };
    if (strstr(entreePrinc->tablcar,"Deps0=")!=NULL)
      { *(entreePrinc->entree) >> nom ;
        #ifdef MISE_AU_POINT
          if (nom != "Deps0=")
             { cout << "\n erreur en lecture de la loi de Newton, on attendait Deps0= suivi d'un nombre "
                    << " et on a lu: " << nom <<" ";
               entreePrinc->MessageBuffer("**erreur5 Loi_newton1D::LectureDonneesParticulieres (...**");
               throw (UtilLecture::ErrNouvelleDonnee(-1));
               Sortie(1);
             };
        #endif
        // lecture du coeff 
        *(entreePrinc->entree) >> Deps0 ;
      };
    // prepa du flot de lecture
    if(strstr(entreePrinc->tablcar,"fin_coeff_NEWTON1D")==0) entreePrinc->NouvelleDonnee(); 
    // appel au niveau de la classe mère
    Loi_comp_abstraite::Lecture_type_deformation_et_niveau_commentaire
                 (*entreePrinc,lesFonctionsnD);

  };
// affichage de la loi
void Loi_newton1D::Affiche() const 
  { cout << " \n loi de comportement Newton 1D ";
    if ( mu_temperature != NULL) { cout << " viscosite thermo dependant " 
                                        << " courbe mu=f(T): " << mu_temperature->NomCourbe() <<" ";}
    else                         { cout << " viscosite mu= " << mu ;} 
    if (!simple) 
     { if (xn_temperature != NULL) { cout << " coef non lineaire thermo dependant " 
                                          << " courbe xn=f(T): " << xn_temperature->NomCourbe() <<" ";}
       else                       { cout << " coef non lin xn= " << xn ;} 
     };
    cout << " Deps0= "<<Deps0<<endl;
    // appel de la classe mère
    Loi_comp_abstraite::Affiche_don_classe_abstraite();
  };
            
// affichage et definition interactive des commandes particulières à chaques lois
void Loi_newton1D::Info_commande_LoisDeComp(UtilLecture& entreePrinc)
 {  ofstream & sort = *(entreePrinc.Commande_pointInfo()); // pour simplifier
	   cout << "\n definition standart (rep o) ou exemples exhaustifs (rep n'importe quoi) ? ";
	   string rep = "_";
    // procédure de lecture avec prise en charge d'un retour chariot
    rep = lect_return_defaut(true,"o");
    if (mu == -ConstMath::trespetit) 
      { // on initialise à une valeur arbitraire
        mu = 0.15;}
    sort << "\n# .........................  loi de comportement Newton 1D ............................"
         << "\n# | viscosite        |  et eventuellement une puissance | puis eventuellement          |"
         << "\n# |                  |  pour une evolution non lineaire | une vitesse limite           |"
         << "\n# | mu (obligatoire) |      xn (facultatif)             | inferieur (par defaut: 0.01)|"
         << "\n#......................................................................................"
         << "\n        mu=       " << setprecision(8) << mu  << " xn= " << xn << " Deps0= "<<Deps0
         << "\n                fin_coeff_NEWTON1D         " << endl;
	   if ((rep != "o") && (rep != "O" ) && (rep != "0") )
      { sort 
         << "\n# \n# l'equation constitutive est : S = mu * ((D_barre:D_barre+Deps0)^(xn/2) * D_barre "
         << "\n# \n# chaque parametre peut etre remplace par une fonction dependante de la temperature " 
         << "\n# pour ce faire on utilise un mot cle puis une nom de courbe ou la courbe directement comme avec "
         << "\n# les autre loi de comportement "
         << "\n# exemple pour la viscosite:                  mu=   mu_thermo_dependant_   courbe2  "
         << "\n# exemple pour la coef non lineaire:          xnu=   xnu_thermo_dependant_   courbe3  "
         << "\n# IMPORTANT: a chaque fois qu'il y a une thermodependence, il faut passer une ligne apres la description"
         << "\n# de la grandeur thermodependante, mais pas de passage à la ligne si se n'est pas thermo dependant "
         << "\n#   la derniere ligne doit contenir uniquement le mot cle:     fin_coeff_NEWTON1D "
         << endl;
       };
    // appel de la classe mère
    Loi_comp_abstraite::Info_commande_don_LoisDeComp(entreePrinc);     
  };  		  	  

// test si la loi est complete
int Loi_newton1D::TestComplet()
    { int ret = LoiAbstraiteGeneral::TestComplet();
      if ((mu_temperature == NULL) && (mu == -ConstMath::trespetit)) 
       { cout << " \n la viscosite n'est pas defini pour  la loi " << Nom_comp(id_comp)
              << '\n';
         ret = 0;
       }                
      return ret; 
    }; 
	 
//----- lecture écriture de restart -----
	   // cas donne le niveau de la récupération
       // = 1 : on récupère tout
       // = 2 : on récupère uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Loi_newton1D::Lecture_base_info_loi(ifstream& ent,const int cas,LesReferences& lesRef,LesCourbes1D& lesCourbes1D
                                             ,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD)
{ string nom; 
	 if (cas == 1)
	  { ent >> nom; 
	    if (nom != "NEWTON1D")
	     { cout << "\n erreur en lecture de la loi : Loi_newton1D, on attendait le mot cle : NEWTON1D "
	            << "\n Loi_newton1D::Lecture_base_info_loi(...";
	       Sortie(1);
      };
	    // ensuite normalement il n'y a pas de pb de lecture puisque c'est écrit automatiquement (sauf en debug)        
	    // viscosité
	    bool test; ent >> nom >> test;
	    if (!test)
	     { ent >> mu;
	       if (mu_temperature != NULL) {if (mu_temperature->NomCourbe() == "_") delete mu_temperature; mu_temperature = NULL;};
      }
	    else
	     { ent >> nom; mu_temperature = lesCourbes1D.Lecture_pour_base_info(ent,cas,mu_temperature); };
	    // le coef non linéaire
	    ent >> nom >> nom >> simple >> test;  
	    if (!test)
	     { ent >> xn;
	       if (xn_temperature != NULL) {if (xn_temperature->NomCourbe() == "_") delete xn_temperature; xn_temperature = NULL;};
      }
	    else
	     { ent >> nom; xn_temperature = lesCourbes1D.Lecture_pour_base_info(ent,cas,xn_temperature); };
     ent >> nom >> Deps0;
   };
	 Loi_comp_abstraite::Lecture_don_base_info(ent,cas,lesRef,lesCourbes1D,lesFonctionsnD); 
};

       // cas donne le niveau de sauvegarde
       // = 1 : on sauvegarde tout
       // = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Loi_newton1D::Ecriture_base_info_loi(ofstream& sort,const int cas)
{ if (cas == 1)
   { sort << " NEWTON1D "  ;
	    sort << "\n  viscosite ";             
     if (mu_temperature == NULL)
      { sort << false << " " << mu << " ";}
     else 
      { sort << true << " fonction_mu_temperature ";
        LesCourbes1D::Ecriture_pour_base_info(sort,cas,mu_temperature);
       }; 
	    sort << "\n  non_lineaire " << " simple " << simple << " ";             
     if (xn_temperature == NULL)
      { sort << false << " " << xn << " ";}
     else 
      { sort << true << " fonction_xn_temperature ";
        LesCourbes1D::Ecriture_pour_base_info(sort,cas,xn_temperature);
       }; 
     sort << " Deps0= "<<Deps0<<" ";
   };
  // appel de la classe mère
  Loi_comp_abstraite::Ecriture_don_base_info(sort,cas);
};
                    
// calcul d'un module d'young équivalent à la loi, ceci pour un
// chargement nul
double Loi_newton1D::Module_young_equivalent(Enum_dure ,const Deformation & ,SaveResul * )
 { // ici on ne tiens pas compte de la non linéarité éventuelle, car on ne connait
   // pas la vitesse de déformation !
   const VariablesTemps& vartemps = ParaGlob::Variables_de_temps();
   double temps = vartemps.TempsCourant();
   if (temps <= ConstMath::trespetit)
     // cas du temps nul
     return ConstMath::tresgrand;
   else
     // cas du temps non nul
     return mu/temps;
   // en fait après réflexion, il n'y a pas de module d'young équivalent 
// après re-re réflexion c'est le cas précédent qui est bon !! enfin je pense !
// mais le pb est qu'ici la partie newton ne s'intéresse qu'au cisaillement et que le temps critique
// intéresse aussi la partie volumique (peut-être même que la partie volumique) pour les ondes de compression
// or pour les ondes de compression, newton doit donner 0 !! car il intervient pas !!    
//   return ConstMath::trespetit;
 };

 // ========== codage des METHODES VIRTUELLES  protegees:================
        // calcul des contraintes a t+dt
void Loi_newton1D::Calcul_SigmaHH (TenseurHH& ,TenseurBB& DepsBB_,DdlElement & ,
             TenseurBB & ,TenseurHH & ,BaseB& ,BaseH& ,TenseurBB&  ,
             TenseurBB& , TenseurBB&  ,
		  	 TenseurHH & gijHH_,Tableau <TenseurBB *>& ,double& ,double& ,TenseurHH & sigHH_
		  	,EnergieMeca & energ,const EnergieMeca & energ_t,double& module_compressibilite,double&  module_cisaillement
		  	,const Met_abstraite::Expli_t_tdt& )
 {   
   #ifdef MISE_AU_POINT	 	 
	 if (DepsBB_.Dimension() != 1)
	    { cout << "\nErreur : la dimension devrait etre 1 !\n";
		  cout << " Loi_newton1D::Calcul_SigmaHH\n";
		  Sortie(1);
		};
    #endif
    const Tenseur1BB & DepsBB = *((Tenseur1BB*) &DepsBB_); // passage en dim 1
    const Tenseur1HH & gijHH = *((Tenseur1HH*) &gijHH_); //   "      "  "  "
    Tenseur1HH & sigHH = *((Tenseur1HH*) &sigHH_);  //   "      "  "  "

    // cas de la thermo dépendance, on calcul les grandeurs
    if (mu_temperature != NULL) mu = mu_temperature->Valeur(*temperature);
    if (xn_temperature != NULL) xn = xn_temperature->Valeur(*temperature);

    Tenseur1BH  DepsBH =  DepsBB * gijHH;
    double d2= DepsBH && DepsBH; // inter
    if (!simple && (d2>=ConstMath::trespetit) ) // cas d'une viscosité non linéaire et une vitesse non nulle
     { // cas d'une viscosité linéaire
       Tenseur1BH  sigBH =  mu * DepsBH;
       sigHH = gijHH * sigBH;
      }
    else
     { // cas d'une viscosité non linéaire
       Tenseur1BH  sigBH =  (mu * pow((d2+Deps0),(0.5*xn))) * DepsBH;
       sigHH = gijHH * sigBH;
      }       
    
    // traitement des énergies
    energ.Inita(0.); 
    double deltat=ParaGlob::Variables_de_temps().IncreTempsCourant(); // recup de l'incrément de temps
    // on considère une vitesse de déformation constante sur le pas de temps
    energ.ChangeDissipationVisqueuse(energ_t.DissipationVisqueuse()+(sigHH && DepsBB)*deltat);
    
    // on libère les tenseurs intermédiaires        
    LibereTenseur(); LibereTenseurQ();       
 };
        
        // calcul des contraintes a t+dt et de ses variations  
void Loi_newton1D::Calcul_DsigmaHH_tdt (TenseurHH& ,TenseurBB& DepsBB_,DdlElement & tab_ddl
            ,BaseB& ,TenseurBB & ,TenseurHH & ,
            BaseB& ,Tableau <BaseB> & ,BaseH& ,Tableau <BaseH> & ,
            TenseurBB & ,Tableau <TenseurBB *>& d_epsBB,TenseurBB & ,
		    TenseurBB & ,TenseurHH & gijHH_tdt,
		    Tableau <TenseurBB *>& d_gijBB_tdt,
		  	Tableau <TenseurHH *>& d_gijHH_tdt,double& , double& ,
		  	Vecteur& ,TenseurHH& sigHH_tdt,Tableau <TenseurHH *>& d_sigHH
		  	,EnergieMeca & energ,const EnergieMeca & energ_t,double& module_compressibilite,double&  module_cisaillement
		  	,const Met_abstraite::Impli& )
 {
   #ifdef MISE_AU_POINT	 	 
	 if (DepsBB_.Dimension() != 1)
	    { cout << "\nErreur : la dimension devrait etre 1 !\n";
		  cout << " Loi_newton1D::Calcul_DsigmaHH_tdt\n";
		  Sortie(1);
		};
	 if (tab_ddl.NbDdl() != d_gijBB_tdt.Taille())
	    { cout << "\nErreur : le nb de ddl est != de la taille de d_gijBB_tdt  !\n";
		  cout << " Loi_newton1D::Calcul_SDsigmaHH_tdt\n";
		  Sortie(1);
		};
    #endif
    const Tenseur1BB & DepsBB = *((Tenseur1BB*) &DepsBB_); // passage en dim 1
    const Tenseur1HH & gijHH = *((Tenseur1HH*) &gijHH_tdt); //   "      "  "  "
    Tenseur1HH & sigHH = *((Tenseur1HH*) &sigHH_tdt);  //   "      "  "  "

    // cas de la thermo dépendance, on calcul les grandeurs
    if (mu_temperature != NULL) mu = mu_temperature->Valeur(*temperature);
    if (xn_temperature != NULL) xn = xn_temperature->Valeur(*temperature);
    
    Tenseur1BH  DepsBH =  DepsBB * gijHH;
    Tenseur1BH  sigBH =  mu * DepsBH; // cas d'une viscosité linéaire
    double d2= DepsBH && DepsBH; // inter
    if (!simple && (d2>=ConstMath::trespetit) ) // cas d'une viscosité non linéaire et une vitesse non nulle
     {sigBH *=  pow((d2+Deps0),(0.5*xn)) ;}
    sigHH = gijHH * sigBH;

    int nbddl = d_gijBB_tdt.Taille();
    // recup de l'incrément de temps
	   double deltat=ParaGlob::Variables_de_temps().IncreTempsCourant();
    double unSurDeltat;    
	   if (Abs(deltat) >= ConstMath::trespetit)
     {unSurDeltat = 1./deltat;}
    else
    // si l'incrément de temps est tres petit on remplace 1/deltat par un nombre tres grand
     {unSurDeltat = Signe(deltat)*ConstMath::tresgrand;}
     
    // boucle sur les ddl  
    for (int i = 1; i<= nbddl; i++)
      {// on fait  uniquement une égalité d'adresse de manière à ne pas utiliser
       // le constructeur d'ou la profusion d'* et de ()
       Tenseur1HH & dsigHH = *((Tenseur1HH*) (d_sigHH(i)));  // passage en dim 1
       const Tenseur1BB & dgijBB =  *((Tenseur1BB*)(d_gijBB_tdt(i)));  // passage en dim 1
       const Tenseur1HH & dgijHH = *((Tenseur1HH*)(d_gijHH_tdt(i))) ; // pour simplifier l'ecriture
       const Tenseur1BB & depsBB = *((Tenseur1BB *) (d_epsBB(i))); //    "
       // variation de la vitesse de déformation
       Tenseur1BH dDepsBH = ( unSurDeltat) * depsBB * gijHH_tdt + DepsBB * dgijHH;
       
       if ((simple)||(d2<=ConstMath::trespetit)) // cas d'une viscosité linéaire ou vitesse nulle
         { dsigHH = dgijHH * sigBH + gijHH * mu * dDepsBH;}
       else // cas d'une viscosité non linéaire
         { double dDHB_DHB = dDepsBH && DepsBH;
           dsigHH =  dgijHH * sigBH 
                   + gijHH  * ((mu * xn * pow((d2+Deps0),(xn*0.5-1.))*dDHB_DHB) * DepsBH + (mu * pow((d2+Deps0),(0.5*xn))) * dDepsBH);
          }
       } //-- fin de la boucle sur les ddl     
    
    // traitement des énergies
    energ.Inita(0.); 
    // on considère une vitesse de déformation constante sur le pas de temps
    energ.ChangeDissipationVisqueuse(energ_t.DissipationVisqueuse()+(sigHH && DepsBB)*deltat);
    
    // on libère les tenseurs intermédiaires        
    LibereTenseur(); LibereTenseurQ();       
 };