Herezh_dev/Elements/Mecanique/Hexaedre/HexaQComp.cc

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C++
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// FICHIER : HexaQComp.cc
// CLASSE : HexaQComp
// 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/>.
//
// Herezh++ is distributed under GPL 3 license ou ultérieure.
//
// Copyright (C) 1997-2021 Université Bretagne Sud (France)
// AUTHOR : Gérard Rio
// E-MAIL : gerardrio56@free.fr
//
// This program is free software: you can redistribute it and/or modify
// it under the terms of the GNU General Public License as published by
// the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
// or (at your option) any later version.
//
// This program is distributed in the hope that it will be useful,
// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
// of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
// See the GNU General Public License for more details.
//
// You should have received a copy of the GNU General Public License
// along with this program. If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
//
// For more information, please consult: <https://herezh.irdl.fr/>.
//#include "Debug.h"
# include <iostream>
using namespace std; //introduces namespace std
#include <stdlib.h>
#include "Sortie.h"
#include "GeomHexaQuadComp.h"
#include "HexaQComp.h"
//----------------------------------------------------------------
// def des donnees commune a tous les elements
// la taille n'est pas defini ici car elle depend de la lecture
//----------------------------------------------------------------
HexaMemb::DonnComHexa * HexaQComp::doCoHexa = NULL;
HexaMemb::UneFois HexaQComp::uneFois;
HexaQComp::NombresConstruireHexaQComp HexaQComp::nombre_V;
HexaQComp::ConsHexaQComp HexaQComp::consHexaQComp;
// constructeur définissant les nombres (de noeud, de point d'integ ..)
// utilisé dans la construction des éléments
HexaQComp::NombresConstruireHexaQComp::NombresConstruireHexaQComp()
{ nbne = 27; // le nombre de noeud de l'élément
nbneS = 9; // le nombre de noeud des facettes
nbneA = 3; // le nombre de noeud des aretes
nbi = 8; // le nombre de point d'intégration pour le calcul mécanique
// nbi = 27; // le nombre de point d'intégration pour le calcul mécanique
nbiEr = 27; // le nombre de point d'intégration pour le calcul d'erreur
nbiV = 8; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre volumique
nbiS = 4; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre surfacique
nbiA = 2; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre linéique
nbiMas = 27; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de la matrice masse
nbiHour = 27; // éventuellement, le nombre de point d'intégration un blocage d'hourglass
};
// =========================== constructeurs ==================
// Constructeur par defaut, le seul accepte en dimension different de 3
HexaQComp::HexaQComp () :
HexaMemb(0,-3,QUADRACOMPL,HEXAEDRE)
{ nombre = & nombre_V;
tab_noeud.Change_taille(nombre->nbne);
// 27 noeuds,8 pt d'integration
// calcul de doCoHexaQComp egalement si c'est le premier passage
// après hexa, le nombre de point d'intégration de surface pour le second membre
// ici 4 et 9 noeuds pour les éléments de surface
ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
ElemGeomC0* hexaeHourg; // pour le blocage d'hourglass
if ( doCoHexa == NULL)
{hexa = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbi);
// pour le calcul d'erreur il faut plus de pt d'intégration pour éviter la singularité
// de la matrice de raideur -> 27
hexaEr = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiEr);
// idem pour les calculs de matrices masses consitstantes
hexaMas = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiMas);
hexaeHourg = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiHour);
}
int dim = ParaGlob::Dimension();
if (dim != 3) // cas d'une dimension autre que trois
{ if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 7)
cout << "\nATTENTION -> dimension " << dim
<<", pas de definition d\'elements hexaedriques quadratiques complet"<< endl;
delete hexa;delete hexaEr;delete hexaMas;
unefois = NULL;
}
else
{ unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique triangle
doCoHexa = HexaMemb::Init (hexa,hexaEr,hexaMas,hexaeHourg);
unefois->nbelem_in_Prog++;
}
};
// Constructeur fonction d'un numero
// d'identification
HexaQComp::HexaQComp (int num_mail,int num_id) :
HexaMemb(num_mail,num_id,QUADRACOMPL,HEXAEDRE)
{ nombre = & nombre_V;
tab_noeud.Change_taille(nombre->nbne);
// 27 noeuds,8 pt d'integration
// calcul de doCoHexa egalement si c'est le premier passage
// après hexa, le nombre de point d'intégration de surface pour le second membre
// ici 4 et 9 noeuds pour les éléments de surface
ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
ElemGeomC0* hexaeHourg; // pour le blocage d'hourglass
if ( doCoHexa == NULL)
{hexa = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbi);
// pour le calcul d'erreur il faut plus de pt d'intégration pour éviter la singularité
// de la matrice de raideur -> 27
hexaEr = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiEr);
};
// idem pour les calculs de matrices masses consitstantes
hexaMas = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiMas);
hexaeHourg = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiHour);
// #ifdef MISE_AU_POINT
if (ParaGlob::Dimension() != 3) // cas d'une dimension autre que trois
{ if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 2)
cout << "\n erreur de dimension dans HexaQComp, dim = " << ParaGlob::Dimension()
<< "\n alors que l'on doit avoir 3 !! " << endl;
Sortie (1);
}
// #endif
else
{unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique
doCoHexa = HexaMemb::Init (hexa,hexaEr,hexaMas,hexaeHourg);
unefois->nbelem_in_Prog++;
};
};
// Constructeur utile si le numero de l'element et
// le tableau des noeuds sont connus
HexaQComp::HexaQComp (int num_mail,int num_id,const Tableau<Noeud *>& tab):
HexaMemb(num_mail,num_id,QUADRACOMPL,HEXAEDRE,tab)
{ nombre = & nombre_V;
if (tab_noeud.Taille() != nombre->nbne)
{ cout << "\n erreur de dimensionnement du tableau de noeud \n";
cout << " HexaQComp::HexaQComp (int num_mail,int num_id,const Tableau<Noeud *>& tab)\n";
Sortie (1);
};
// 27 noeuds,8 pt d'integration
// calcul de doCoHexa egalement si c'est le premier passage
// après hexa, le nombre de point d'intégration de surface pour le second membre
// ici 4 et 9 noeuds pour les éléments de surface
ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
ElemGeomC0* hexaeHourg; // pour le blocage d'hourglass
if ( doCoHexa == NULL)
{hexa = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbi);
// pour le calcul d'erreur il faut plus de pt d'intégration pour éviter la singularité
// de la matrice de raideur -> nombre->nbiEr
hexaEr = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiEr);}
// idem pour les calculs de matrices masses consitstantes
hexaMas = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiMas);
hexaeHourg = new GeomHexaQuadComp(nombre->nbiHour);
// #ifdef MISE_AU_POINT
if (ParaGlob::Dimension() != 3) // cas d'une dimension autre que trois
{ if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 2)
cout << "\n erreur de dimension dans HexaQComp, dim = " << ParaGlob::Dimension()
<< "\n alors que l'on doit avoir 3 !! " << endl;
Sortie (1);
}
// #endif
else
{ unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique triangle
bool sans_init_noeud = true;
doCoHexa = HexaMemb::Init (hexa,hexaEr,hexaMas,hexaeHourg,sans_init_noeud);
// construction du tableau de ddl spécifique à l'élément pour ses
ConstTabDdl();
unefois->nbelem_in_Prog++;
};
};
HexaQComp::HexaQComp (const HexaQComp& HexaQraM) :
HexaMemb (HexaQraM)
// Constructeur de copie
{ unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique
// ce qui est relatif à l'initialisation est déjà effectué dans elem_meca et HexaMemb
unefois->nbelem_in_Prog++;
};
HexaQComp::~HexaQComp ()
// Destruction effectuee dans HexaMemb
{ if (unefois != NULL)
{unefois->nbelem_in_Prog--;
Destruction();
}
};
// renseignement d'un élément complet à partir d'un élément incomplet de même type
// retourne les nouveaux noeuds construit à partir de l'interpolation incomplète.
// dans le cas l'élément n'est pas concerné, retourne une liste vide
// ramène également une liste de même dimension contenant les bornes en numéros de noeuds
// entre lesquelles il faut définir les nouveaux numéros de noeuds si l'on veut conserver
// une largeur de bande optimisée du même type
// nbnt+1: est le premier numéro de noeud utilisable pour les nouveaux noeuds
list <Noeud *> HexaQComp::Construct_from_imcomplet(const Element & elem,list <DeuxEntiers> & li_bornes,int nbnt)
{ list <Noeud *> li_ret; // la liste de retour
// ----- construction de l'élément,
// 1) définition des noeuds venant de l'élément incomplet
const Tableau<Noeud *>& e_tab_noeud = elem.Tab_noeud_const();
int nbne = nombre-> nbne; int etaille=e_tab_noeud.Taille();
tab_noeud.Change_taille(nbne);
// les premiers noeuds sont ceux de l'incomplet
for (int i=1;i<=etaille;i++)
tab_noeud(i)=e_tab_noeud(i);
// 2) définition des noeuds centraux des différentes faces
// en fait il s'agit des noeuds de 21 à 27
const int num_inf=21; const int num_sup=27;
int idmail = tab_noeud(1)->Num_Mail(); // récup du numéro de maillage associé au noeud
int dim = ParaGlob::Dimension();
HexaMemb::DonnComHexa* doCoHexa = unefois->doCoMemb; // pour simplifier l'écriture
// récupération des coordonnées des noeuds locaux
Tableau <Coordonnee > const & ptlocal = doCoHexa->hexaed->PtelemRef();
// on boucle sur les noeuds supplémentaires : de 21 à 27
int ib=1; // indice sup pour l'attribution d'un bon numéro
for (int ine=num_inf;ine<=num_sup;ine++,ib++)
{ // déf d'un noeud initialisée aux coordonnées du premier noeud pour l'instant
Noeud * ptr = new Noeud(*tab_noeud(1));
ptr->Change_num_noeud(nbnt+ib); // attribution d'un bon numéro
tab_noeud(ine)=ptr; // enregistrement dans les noeuds de l'élément
}
// ajout du tableau de ddl des noeuds, ce qui permet d'activer les ddl XI à t si ce n'est
// pas encore fait
ConstTabDdl();
// definition des coordonnées des nouveaux noeuds
Coordonnee co(dim); // les coordonnées physique
Tableau <Coordonnee> t_co; // les coordonnées physique
// test pour savoir si le calcul à tdt est activé ou pas
if (tab_noeud(1)->Tdt())
// cas où l'on travailles à 0 t et tdt
{ for (int ine1=num_inf;ine1<=num_sup;ine1++)
{ t_co.Change_taille(3);
((HexaMemb&)elem).Point_physique(ptlocal(ine1),t_co);
tab_noeud(ine1)->Change_coord0(t_co(1));tab_noeud(ine1)->Change_coord1(t_co(2));
tab_noeud(ine1)->Change_coord2(t_co(3));
}
}
else
// on regarde si on a les coordonnées à t qui sont définis
{if (tab_noeud(1)->En_service(X1))
// cas où les coordonnees à t sont définis
{for (int ine2=num_inf;ine2<=num_sup;ine2++)
{t_co.Change_taille(2);
((HexaMemb&)elem).Point_physique(ptlocal(ine2),t_co);
tab_noeud(ine2)->Change_coord0(t_co(1));tab_noeud(ine2)->Change_coord1(t_co(2));
}
}
else
// cas où seules les coordonnées à 0 sont définis
// en fait ici n'arrive jamais !! mais mis pour pas oublier
{for (int ine3=num_inf;ine3<=num_sup;ine3++)
{ ((HexaMemb&)elem).Point_physique(ptlocal(ine3),co,TEMPS_0);
tab_noeud(ine3)->Change_coord0(t_co(1));
}
}
}
// 3) enregistrement des noeuds
for (int ine4=num_inf;ine4<=num_sup;ine4++) li_ret.push_back(tab_noeud(ine4));
// 4) remplissage de li_bornes
// recup de la connection des noeuds des faces par rapport a ceux de l'element
Tableau<Tableau<int> > const & nonf = doCoHexa->hexaed->Nonf();
// initialisation de li_bornes
li_bornes.erase(li_bornes.begin(),li_bornes.end());
// On travaille d'abord sur les faces de l'élément
// par rapport au quadratique incomplet, 21 est au centre de la face 1,
// 22 sur la face 3, 23 sur la face 5, 24 sur la face 6
// 25 sur la face 2, 26 sur la face 4, 27 au centre de l'élément
// on définit un adressage indirecte des faces de manière à faire ensuite une boucle sur les faces
Tableau <int> t_i(6); t_i(1)=1; t_i(2)=3;t_i(3)=5; t_i(4)=6; t_i(5)=2; t_i(6)=4;
// on définit un inf et sup de numéro pour le noeud central, qui sera traité en même temps que les faces
int inf_nc=e_tab_noeud(1)->Num_noeud();int sup_nc=inf_nc;
for (int ine5=num_inf,ib=1;ine5<num_sup;ine5++,ib++)
{ // on cherche le maxi et le mini des numéros des noeuds de la face adoc
// tout d'abord initialisation
const Tableau<int>& nofa = nonf(t_i(ib)); int nbnoeudface=nofa.Taille() ; // en fait ici 9
int inf=tab_noeud(nofa(1))->Num_noeud(); int sup = inf;
for (int i=2;i<nbnoeudface;i++) // on balaie de 2 à 8
{ int num= e_tab_noeud(nofa(i))->Num_noeud();
if (inf > num) inf = num; if (sup < num) sup = num;
if (inf_nc > num) inf_nc = num; if (sup_nc < num) sup_nc = num; // pour le noeud central à la fin
}
li_bornes.push_back(DeuxEntiers(inf,sup));
}
// on s'occupe maintenant du noeud central
li_bornes.push_back(DeuxEntiers(inf_nc,sup_nc));
// 5) retour
return li_ret;
};
// affichage dans la sortie transmise, des variables duales "nom"
// aux differents points d'integration
// dans le cas ou nom est vide, affichage de "toute" les variables
void HexaQComp::AfficheVarDual(ofstream& sort, Tableau<string>& nom)
{ // affichage de l'entête de l'element
sort << "\n******************************************************************";
sort << "\n Element HexaQComp (hexaedre triquadratique complet "<<nombre->nbi<<" pts d'integration) ";
sort << "\n******************************************************************";
// appel de la procedure de elem meca
if (!(uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalimpPrem))
{ VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,1);
uneFois.dualSortHexa += 1;
}
else if ((uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalimpPrem))
VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,11);
else if (!(uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalResPrem_tdt))
{ VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,2);
uneFois.dualSortHexa += 1;
}
else if ((uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalResPrem_tdt))
VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,12);
// sinon on ne fait rien
};