// FICHIER : Hysteresis_bulk.h // CLASSE : Hysteresis_bulk // 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) . // // Herezh++ is distributed under GPL 3 license ou ultérieure. // // Copyright (C) 1997-2022 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 . // // For more information, please consult: . /************************************************************************ * DATE: 06/03/2023 * * $ * * AUTEUR: G RIO (mailto:gerardrio56@free.fr) * * $ * * PROJET: Herezh++ * * $ * ************************************************************************ * BUT: La classe Hysteresis_bulk permet de calculer une contrainte * * avec une évolution hystérétique non visqueuse et ses derivees * * pour comportement purement sphérique. * * (cf celle développée par Guelin, Favier, Pegon pour le déviatorique.)* * $ * * '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * * VERIFICATION: * * * * ! date ! auteur ! but ! * * ------------------------------------------------------------ * * ! ! ! ! * * $ * * '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * * MODIFICATIONS: * * ! date ! auteur ! but ! * * ------------------------------------------------------------ * * $ * ************************************************************************/ #ifndef HYSTERESIS_BULK_H #define HYSTERESIS_BULK_H #include "Loi_comp_abstraite.h" #include "Courbe1D.h" #include "TypeConsTens.h" #include "Algo_zero.h" #include "TenseurQ1gene.h" #include "Algo_edp.h" /// @addtogroup Les_lois_hysteresis /// @{ /// class Hysteresis_bulk : public Loi_comp_abstraite { public : // CONSTRUCTEURS : // Constructeur par defaut Hysteresis_bulk (); // Constructeur de copie Hysteresis_bulk (const Hysteresis_bulk& loi) ; // DESTRUCTEUR : ~Hysteresis_bulk (); // initialise les donnees particulieres a l'elements // de matiere traite ( c-a-dire au pt calcule) // Il y a creation d'une instance de SaveResul particuliere // a la loi concernee // la SaveResul classe est remplie par les instances heritantes // le pointeur de SaveResul est sauvegarde au niveau de l'element // c'a-d que les info particulieres au point considere sont stocke // au niveau de l'element et non de la loi. class SaveResulHysteresis_bulk: public SaveResul { public : SaveResulHysteresis_bulk(); // constructeur par défaut : SaveResulHysteresis_bulk(const SaveResulHysteresis_bulk& sav); // de copie ~SaveResulHysteresis_bulk(); // destructeur // définition d'une nouvelle instance identique // appelle du constructeur via new SaveResul * Nevez_SaveResul() const{return (new SaveResulHysteresis_bulk(*this));}; // affectation virtual SaveResul & operator = ( const SaveResul & a); //============= 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 Lecture_base_info (ifstream& ent,const int cas); // cas donne le niveau de sauvegarde // = 1 : on sauvegarde tout // = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles) void Ecriture_base_info(ofstream& sort,const int cas); // mise à jour des informations transitoires void TdtversT(); void TversTdt(); // affichage à l'écran des infos void Affiche() const; //changement de base de toutes les grandeurs internes tensorielles stockées // beta(i,j) represente les coordonnees de la nouvelle base naturelle gpB dans l'ancienne gB // gpB(i) = beta(i,j) * gB(j), i indice de ligne, j indice de colonne // ici il n'y a pas de données tensorielles donc rien n'a faire // gpH(i) = gamma(i,j) * gH(j) virtual void ChBase_des_grandeurs(const Mat_pleine& beta,const Mat_pleine& gamma){}; // procedure permettant de completer éventuellement les données particulières // de la loi stockées // au niveau du point d'intégration par exemple: exemple: un repère d'anisotropie // completer est appelé apres sa creation avec les donnees du bloc transmis // peut etre appeler plusieurs fois SaveResul* Complete_SaveResul(const BlocGen & bloc, const Tableau & tab_coor ,const Loi_comp_abstraite* loi) {return NULL;}; // ---- méthodes spécifiques // initialise les informations de travail concernant le pas de temps en cours void Init_debut_calcul(); // données protégées double MPr_t; // dernière MPr à t double MPr_tdt; // MPr en cours à tdt double fonction_aide_t; // dernière valeur de la fonction d'aide double fonction_aide_tdt; // valeur de la fonction d'aide en cours double wprime_t,wprime_tdt; // paramètre de masing List_io ::iterator ip2; // adresse éventuelle du 2 éléments de fct_aide // --- informations de travail concernant le pas de temps en cours --- int modif; // = 0 rien de changé, =1 coincidence(s), =2 inversion(s), =3 coin et inver // liste des nouvelles MPrs de référence, qui sont apparu List_io MPr_R_t_a_tdt; int nb_coincidence; // nombre de coincidence durant le pas de temps List_io fct_aide_t_a_tdt; // liste des valeurs de la fonction d'aide durant le pas // de temps List_io indic_coin; // liste d'indicateurs indiquant la suite des coincidences et inversions, // = 1 -> indique que c'est une coincidence avec un seul dépilage // = 2 -> indique que c'est une coincidence avec deux dépilages // = 0 -> c'est une inversion // --- fin informations de travail concernant le pas de temps en cours --- // --- informations de mémorisation discrète de 0 à t // le dernier élément rangé est en .begin() (c-a-d front()) List_io MPr_R; // liste des MPrs de référence List_io fct_aide; // liste des valeurs de la fonction d'aide // 5) --- tableau d'indicateur de la résolution, éventuellement vide // cela dépend de sortie_post // indicateurs_resolution(1) : nb d'incrément utilisé pour la résolution de l'équation linéarisée // (2) : nb total d'itération " " " " " // (3) : cas Runge Kutta: nb d'appel de la fonction // (4) : cas Runge Kutta: nb de step de calcul // (5) : cas Runge Kutta: erreur globale de la résolution Tableau indicateurs_resolution,indicateurs_resolution_t; // --- gestion d'une map de grandeurs quelconques éventuelles --- // une map de grandeurs quelconques particulière qui peut servir aux classes appelantes // il s'agit ici d'une map interne qui a priori ne doit servir qu'aux class loi de comportement // un exemple d'utilisation est une loi combinée qui a besoin de grandeurs spéciales définies // -> n'est pas sauvegardé, car a priori il s'agit de grandeurs redondantes map < EnumTypeQuelconque , TypeQuelconque, std::less < EnumTypeQuelconque> > map_type_quelconque; // récupération des type quelconque sous forme d'un arbre pour faciliter la recherche const map < EnumTypeQuelconque , TypeQuelconque, std::less < EnumTypeQuelconque> >* Map_type_quelconque() const {return &map_type_quelconque;}; private: void Mise_a_jour_map_type_quelconque(); // ---- fin gestion d'une liste de grandeurs quelconques éventuelles --- }; SaveResul * New_et_Initialise(); // Lecture des donnees de la classe sur fichier void LectureDonneesParticulieres (UtilLecture * ,LesCourbes1D& lesCourbes1D,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD); // affichage de la loi void Affiche() const ; // test si la loi est complete // = 1 tout est ok, =0 loi incomplete int TestComplet(); // calcul d'un module d'young équivalent à la loi, ceci pour un // chargement nul double Module_young_equivalent(Enum_dure temps,const Deformation & def,SaveResul * saveResul); // récupération d'un module de compressibilité équivalent à la loi, ceci pour un chargement nul // il s'agit ici de la relation - MPr = sigma_trace/3. = module de compressibilité * I_eps virtual double Module_compressibilite_equivalent(Enum_dure temps,const Deformation & def); // récupération de la variation relative d'épaisseur calculée: h/h0 // cette variation n'est utile que pour des lois en contraintes planes // - pour les lois 3D : retour d'un nombre très grand, indiquant que cette fonction est invalide // - pour les lois 2D def planes: retour de 0 // les infos nécessaires à la récupération , sont stockées dans saveResul // qui est le conteneur spécifique au point où a été calculé la loi virtual double HsurH0(SaveResul * saveResul) const { cout << "\n Hysteresis_bulk::HsurH0(.. , methode non implante pour l'instant "; Sortie(1); }; // création d'une loi à l'identique et ramène un pointeur sur la loi créée Loi_comp_abstraite* Nouvelle_loi_identique() const { return (new Hysteresis_bulk(*this)); }; //----- 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 Lecture_base_info_loi(ifstream& ent,const int cas,LesReferences& lesRef,LesCourbes1D& lesCourbes1D ,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD); // cas donne le niveau de sauvegarde // = 1 : on sauvegarde tout // = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles) void Ecriture_base_info_loi(ofstream& sort,const int cas); // affichage et definition interactive des commandes particulières à chaques lois void Info_commande_LoisDeComp(UtilLecture& lec); // récupération des grandeurs particulière (hors ddl ) // correspondant à liTQ // absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière virtual void Grandeur_particuliere (bool absolue,List_io& ,Loi_comp_abstraite::SaveResul * ,list& decal) const ; // récupération de la liste de tous les grandeurs particulières // ces grandeurs sont ajoutées à la liste passées en paramètres // absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière virtual void ListeGrandeurs_particulieres(bool absolue,List_io& ) const; // activation du stockage de grandeurs quelconques qui pourront ensuite être récupéré // via le conteneur SaveResul, si la grandeur n'existe pas ici, aucune action virtual void Activation_stockage_grandeurs_quelconques(list & listEnuQuelc); // insertion des conteneurs ad hoc concernant le stockage de grandeurs quelconques // passée en paramètre, dans le save result: ces conteneurs doivent être valides // c-a-d faire partie de listdeTouslesQuelc_dispo_localement virtual void Insertion_conteneur_dans_save_result(SaveResul * saveResul); protected : // donnees protegees // ---- paramètres matériaux ---- double xnp; // paramètre de Prager Courbe1D* xnp_temperature; // courbe éventuelle d'évolution de xnp en fonction de la température // int cas_prager; // indique si xnp =2 (=1), ou est compris entre 2 et 3 (=2), ou est sup à 3 (=3) double Qzero; // limite de plasticité du critère de von mises Courbe1D* Qzero_temperature; // courbe éventuelle d'évolution de Qzero en fonction de la température double xmu; // pente à l'origine Courbe1D* xmu_temperature; // courbe éventuelle d'évolution de xmu en fonction de la température // ---- paramètres de l'algorithme ----- double tolerance_residu; // tolérance absolu sur la résolution de la plasticité double tolerance_residu_rel; // tolérance relative sur la résolution de la plasticité double maxi_delta_var_sig_sur_iter_pour_Newton; // le maxi de variation que l'on tolère d'une itération à l'autre double tolerance_coincidence; // tolérance sur la précision de la coincidence int nb_boucle_maxi; // le maximum d'itération de plasticité permis int nb_sous_increment; // le maxi de sous incrément prévu int type_resolution_equa_constitutive; // linéarisation ou kutta par exemple int nb_maxInvCoinSurUnPas; // nombre maximum d'inversion ou de coïncidence sur un pas double depassement_Q0; // valeur en relatif de dépassement permis sur la saturation: devrait = 1, mais dans les faits il faut laisser une marge (1.2 par exe) // ----- controle de la sortie des informations // -> maintenant définit dans LoiAbstraiteGeneral // int permet_affichage; // pour permettre un affichage spécifique dans les méthodes, pour les erreurs et warning int sortie_post; // permet d'accèder au nombre d'itération, d'incrément, de précision etc. des résolutions // = 0 par défaut, // = 1 : on stocke toutes les grandeurs et elles sont disponibles en sortie // on introduit un certain nombre de tenseur du quatrième ordre, qui vont nous servir pour // Calcul_dsigma_deps, dans le cas où on n'est pas en orthonormee Tenseur3HHHH I_x_I_HHHH,I_xbarre_I_HHHH,I_x_eps_HHHH,Ixbarre_eps_HHHH; // variables de travail pour l'échange entre les différentes méthodes en internes double MPr_t___tdt; // - pression finale double MPr_i___; // - pression de début de calcul (à t au début) double MPr_R; // - pression de Référence en cours double delta_MPr_Rat; // deltat (- pression) de R a t double delta_MPr_Ratdt; // deltat ( - pression) de R a tdt double delta_MPr_tatdt; // delta ( - pression) de t à tdt double residuBH; double delta_V; // delta V totale double delta__alpha_V; // delta V intermediaire (avec alpha de 0 à 1) double wprime; // paramètre de masing Vecteur residu; // résidu de l'équation pour la résolution de l'équation constitutive Mat_pleine derResidu; // dérivé du résidu de l'équation pour la résolution de l'équation constitutive Algo_zero alg_zero; // algo pour la recherche de zero // ... partie relative à une résolution de l'avancement par une intégration de l'équation différentielle Algo_edp alg_edp; int cas_kutta; // indique le type de runge_kutta que l'on veut utiliser double erreurAbsolue,erreurRelative; // précision absolue et relative que l'on désire sur le calcul de sig_tdt int nbMaxiAppel; // nombre maxi d'appel de la fonction dérivée Vecteur MPr_point_; // vitesse de - pression: version vecteur de - pression_point double MPr_point; // idem mais en scalaire double MPr_tau; // valeur de la MPr pour le temps tau Vecteur MPr_tau_vect; // valeur de la MPr pour le temps tau, en vecteur double delta_MPr_R_a_tau; // delta MPr de R à tau // -- variables de travail internes à Residu_constitutif() et Mat_tangente_constitutif() // définit ici pour éviter de les définir à chaque passage ds la méthode, // ne doivent pas être utilisée en dehors de ces deux routines double rdelta_MPr_Ratdt; // deltat MPr de R a tdt double rdelta_MPr_tatdt; // delta MPr de t à tdt bool aucun_pt_inversion; // pour gérer le fait qu'au début il n'y a pas de pt d'inversion ! // --------------- méthodes internes ---------------: // affinage d'un point de coincidence // ramène true si le traitement est exactement terminé, sinon false, ce qui signifie qu'il // faut encore continuer à utiliser l'équation d'évolution // premiere_charge : indique si c'est oui ou non une coincidence avec la première charge // pt_sur_principal : indique si oui ou non les pointeurs iafct et iatens pointent sur les listes // principales // iatens_princ et iafct_princ: pointeurs sur les listes principales bool Coincidence(bool & aucun_pt_inversion,double& unSur_wprimeCarre,bool premiere_charge ,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul,double& W_a ,List_io ::iterator& iatens,List_io ::iterator& iafct ,bool& pt_sur_principal,List_io ::iterator& iatens_princ ,List_io ::iterator& iafct_princ,double& delta_W_a ,bool force_coincidence,const double& MPr_tdt ); // cas particulier d'une inversion et coïncidence : affinage d'un point de coincidence // ramène true si le traitement est exactement terminé, sinon false, ce qui signifie qu'il // faut encore continuer à utiliser l'équation d'évolution // premiere_charge : indique si c'est oui ou non une coincidence avec la première charge // pt_sur_principal : indique si oui ou non les pointeurs iafct et iatens pointent sur les listes // principales // iatens_princ et iafct_princ: pointeurs sur les listes principales bool Inversion_et_Coincidence(bool & aucun_pt_inversion,double& unSur_wprimeCarre ,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul,double& W_a ,List_io ::iterator& iatens,const double& delta_MPr_tatdt ,List_io ::iterator& iafct ,bool& pt_sur_principal,List_io ::iterator& iatens_princ ,List_io ::iterator& iafct_princ,double& delta_W_a ,bool force_coincidence,const double& MPr_tdt ); // gestion d'un dépilement des pointeurs dans les listes, dans le cas d'une coïncidence // met à jour les booléens interne à l'instance : aucun_pt_inversion et centre_initial void Gestion_pointeur_coincidence(double& unSur_wprimeCarre ,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul,double& W_a ,bool & aucun_pt_inversion ,List_io ::iterator& iatens ,List_io ::iterator& iafct ,bool& pt_sur_principal ,List_io ::iterator& iatens_princ ,List_io ::iterator& iafct_princ ,const double& MPr_tdt); // gestion d'un dépilement des pointeurs dans les listes, dans le cas particulier // d'une inversion - coïncidence // met à jour les booléens interne à l'instance : aucun_pt_inversion et centre_initial void Gestion_pointeur_Inversion_et_Coincidence(double& unSur_wprimeCarre ,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul,double& W_a ,bool & aucun_pt_inversion ,List_io ::iterator& iatens ,List_io ::iterator& iafct ,bool& pt_sur_principal ,List_io ::iterator& iatens_princ ,List_io ::iterator& iafct_princ ,const double& MPr_tdt); // gestion du paramètre "modif" de saveresult // inversion = true: on met à jour après une inversion // = false : on met à jour après une coïncidence void Gestion_para_Saveresult_Modif (const bool& pt_sur_principal,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul ,const bool& inversion ); // --------------- codage des METHODES VIRTUELLES protegees ---------------: // calcul des contraintes a t+dt // calcul des contraintes void Calcul_SigmaHH (TenseurHH & sigHH_t,TenseurBB& DepsBB,DdlElement & tab_ddl ,TenseurBB & gijBB_t,TenseurHH & gijHH_t,BaseB& giB,BaseH& gi_H, TenseurBB & epsBB_ ,TenseurBB & delta_epsBB_ ,TenseurBB & gijBB_,TenseurHH & gijHH_,Tableau & d_gijBB_ ,double& jacobien_0,double& jacobien,TenseurHH & sigHH ,EnergieMeca & energ,const EnergieMeca & energ_t,double& module_compressibilite,double& module_cisaillement ,const Met_abstraite::Expli_t_tdt& ex); // calcul des contraintes et de ses variations a t+dt void Calcul_DsigmaHH_tdt (TenseurHH & sigHH_t,TenseurBB& DepsBB,DdlElement & tab_ddl ,BaseB& giB_t,TenseurBB & gijBB_t,TenseurHH & gijHH_t ,BaseB& giB_tdt,Tableau & d_giB_tdt,BaseH& giH_tdt,Tableau & d_giH_tdt ,TenseurBB & epsBB_tdt,Tableau & d_epsBB ,TenseurBB & delta_epsBB,TenseurBB & gijBB_tdt,TenseurHH & gijHH_tdt ,Tableau & d_gijBB_tdt ,Tableau & d_gijHH_tdt,double& jacobien_0,double& jacobien ,Vecteur& d_jacobien_tdt,TenseurHH& sigHH,Tableau & d_sigHH ,EnergieMeca & energ,const EnergieMeca & energ_t,double& module_compressibilite,double& module_cisaillement ,const Met_abstraite::Impli& ex); // calcul des contraintes et ses variations par rapport aux déformations a t+dt // en_base_orthonormee: le tenseur de contrainte en entrée est en orthonormee // le tenseur de déformation et son incrémentsont également en orthonormees // si = false: les bases transmises sont utilisées // ex: contient les éléments de métrique relativement au paramétrage matériel = X_(0)^a void Calcul_dsigma_deps (bool en_base_orthonormee, TenseurHH & sigHH_t,TenseurBB& DepsBB ,TenseurBB & epsBB_tdt,TenseurBB & delta_epsBB,double& jacobien_0,double& jacobien ,TenseurHH& sigHH,TenseurHHHH& d_sigma_deps ,EnergieMeca & energ,const EnergieMeca & energ_t,double& module_compressibilite,double& module_cisaillement ,const Met_abstraite::Umat_cont& ex) ; //= 0; // fonction surchargée dans les classes dérivée si besoin est virtual void CalculGrandeurTravail (const PtIntegMecaInterne& ,const Deformation & ,Enum_dure,const ThermoDonnee& ,const Met_abstraite::Impli* ex_impli ,const Met_abstraite::Expli_t_tdt* ex_expli_tdt ,const Met_abstraite::Umat_cont* ex_umat ,const List_io* exclure_dd_etend ,const List_io* exclure_Q ) {}; // initialisation éventuelle des variables thermo-dépendantes void Init_thermo_dependance(); // méthode permettant le calcul de la MPr à tdt par différente méthodes: linéarisation // ou kutta void CalculPression_tdt(Tableau& indicateurs_resolution); // calcul de l'avancement temporel sur 1 pas, // utilisé par les 3 programmes principaux: // Calcul_SigmaHH, Calcul_DsigmaHH_tdt, Calcul_dsigma_deps, // int cas: =1 : normal, on symétrise le tenseur des contraintes en fonction de la dérivée // de Jauman // int cas = 2 : pas de symétrisation du tenseur des contraintes à la fin du calcul void Avancement_temporel(const Tenseur3HH & gijHH ,const Tenseur3BB & gijBB,int cas,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul ,Tenseur3HH & sigHH,const EnergieMeca & energ_t,EnergieMeca & energ); public: // calcul de la fonction résidu de la résolution de l'équation constitutive // l'argument test ramène // . 1 si le calcul a été ok, -1 s'il y a eu un pb, mais on peut continuer, 0 s'il y a eu un pb // fatal, qui invalide le calcul du résidu Vecteur& Residu_constitutif (const double & alpha, const Vecteur & x, int& test); // calcul de la matrice tangente de la résolution de l'équation constitutive // l'argument test ramène // . 1 si le calcul a été ok, -1 s'il y a eu un pb, mais on peut continuer, 0 s'il y a eu un pb // fatal, qui invalide le calcul du résidu et de la dérivée Mat_abstraite& Mat_tangente_constitutif(const double & alpha,const Vecteur & x, Vecteur& resi, int& test); // calcul de l'opérateur tangent : dsigma/depsilon, dans le cas d'un repère ortho-normé ou non // T_d_pres_d_V: représente la variation de la MPr par rapport à V // dsig_deps : version 3D void Dsig_depsilon(double& T_d_pres_d_V,bool en_base_orthonormee,const Tenseur3HH & gijHH_tdt , TenseurHHHH* dsig_deps,const double & V_tdt); // calcul de l'expression permettant d'obtenir la dérivée temporelle de la MPr // à un instant tau quelconque, en fait il s'agit de l'équation constitutive // utilisée dans la résolution explicite (runge par exemple) de l'équation constitutive // erreur : =0: le calcul est licite, si diff de 0, indique qu'il y a eu une erreur // =1: la norme de sigma est supérieure à la valeur limite de saturation Vecteur& Pression_point(const double & tau, const Vecteur & sigma_tau,Vecteur& sig_point,int & erreur); // vérification de l'intégrité de la MPr calculée // erreur : =0: le calcul est licite, si diff de 0, indique qu'il y a eu une erreur // =1: la norme de la MPr est supérieure à la valeur limite de saturation void Verif_integrite_Pression(const double & tau, const Vecteur & MPr_tau,int & erreur); // affichage des informations pour le débug void Affiche_debug(double& unSur_wBaseCarre,SaveResulHysteresis_bulk & save_resul ,List_io ::iterator& iatens,bool& pt_sur_principal ,const List_io ::iterator& iatens_princ ); }; /// @} // end of group #endif