// This file is part of the Herezh++ application.
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// 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) .
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// 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
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// of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
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//
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// along with this program. If not, see .
//
// For more information, please consult: .
/************************************************************************
* DATE: 23/01/97 *
* $ *
* AUTEUR: G RIO (mailto:gerardrio56@free.fr) *
* $ *
* PROJET: Herezh++ *
* $ *
************************************************************************
* BUT: Definition des classes derivees de dimension 1. *
* $ *
* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' *
************************************************************************/
#ifndef Tenseur1_H
#define Tenseur1_H
//#include "Debug.h"
#include
#include "Tenseur.h"
#include "PtTabRel.h"
#include "MathUtil.h"
#include "Coordonnee1.h"
/** @defgroup Les_classes_tenseurs_dim1_ordre2
*
* BUT: Definir les tenseurs d'ordre 2 de differentes composantes,
* spécifiquement à la dimension 1.
* L'objectif principal est de surcharger les differentes operations
* classiques.
*
* concernant le produit contracte un fois, en particulier pour les tenseurs mixtes
* il y a contraction du 2ieme indice du premier tenseur avec le premier indice du second
* tenseur : Aij * Bjk = C ik <-> A * B = C
* le tenseur inverse par rapport au produit contracte est defini de la maniere suivante
* Inverse(A) * A = Id, ainsi l'inverse d'un tenseur BH est un BH idem pour les HB
* mais l'inverse d'un BB est un HH, et l'inverse d'un HH est un BB
*
* NB: lorsque les tenseurs mixtes sont issues de tenseurs HH ou BB symetrique, l'ordre
* de contraction des indices n'a pas d'importance sur le resultat !!
*
* le produit contracte de deux tenseurs symetriques quelconques ne donne pas un tenseur
* symetrique !!, donc par exemple la contraction d'un tenseur HB avec HH n'est pas forcement
* symetrique. Le resultat est symetrique SEULEMENT lorsque ces operations sont effectues
* avec le tenseur metrique.
*
* \author Gérard Rio
* \version 1.0
* \date 23/01/97
* \brief Définition des classes de dimension 1 de type Tenseur d'ordre 2, en coordonnées avec différentes variances.
*
*/
class TenseurHB; // pour l'utilisation dans les produits contractes
/// @addtogroup Les_classes_tenseurs_dim1_ordre2
/// @{
//------------------------------------------------------------------
/// Definition des tenseur derivees de dimension1.
/// cas des composantes deux fois contravariantes
//------------------------------------------------------------------
/// \author Gérard Rio
/// \version 1.0
/// \date 23/01/97
class Tenseur1HH : public TenseurHH
{
// surcharge de l'operator de lecture
friend istream & operator >> (istream &, Tenseur1HH &);
// surcharge de l'operator d'ecriture
friend ostream & operator << (ostream &, const Tenseur1HH &);
public :
// Constructeur
Tenseur1HH() ; // par défaut
// initialisation de la compoante (1,1)
Tenseur1HH(double val) ;
// DESTRUCTEUR :
~Tenseur1HH() ;
// constructeur a partir d'une instance non differenciee
Tenseur1HH (const TenseurHH &);
// constructeur de copie
Tenseur1HH ( const Tenseur1HH & B);
// METHODES PUBLIQUES :
// initialise toutes les composantes à val
void Inita(double val);
// operations
TenseurHH & operator + ( const TenseurHH &) const ;
void operator += ( const TenseurHH &);
TenseurHH & operator - () const ;
TenseurHH & operator - ( const TenseurHH &) const ;
void operator -= ( const TenseurHH &);
TenseurHH & operator = ( const TenseurHH &);
TenseurHH & operator = ( const Tenseur1HH & B)
{ return this->operator=(*((const TenseurHH*) & B));};
TenseurHH & operator * ( const double &) const ;
void operator *= ( const double &);
TenseurHH & operator / ( const double &) const ;
void operator /= ( const double &);
// produit contracte avec un vecteur
CoordonneeH operator * ( const CoordonneeB & ) const ;
// produit contracte contracté une fois A(i,j)*B(j,k)=A.B
// -> donc c'est l'indice du milieu qui est contracté
TenseurHH & operator * ( const TenseurBH &) const ;
TenseurHB & operator * ( const TenseurBB &) const ;
// produit contracte contracté deux fois A(i,j)*B(j,i)=A..B
// -> on contracte d'abord l'indice du milieu puis l'indice externe
double operator && ( const TenseurBB &) const ;
// test
int operator == ( const TenseurHH &) const ;
int operator != ( const TenseurHH &) const ;
double Det() const ; // determinant de la matrice des coordonnees
// ATTENTION creation d'un tenseur transpose qui est supprime par Libere
TenseurHH & Transpose() const ;
// calcul du maximum en valeur absolu des composantes du tenseur
double MaxiComposante() const {return Dabs(*t);};
// ---- manipulation d'indice ---- -> création de nouveaux tenseurs
virtual TenseurBB& Baisse2Indices() const;
virtual TenseurBH& BaissePremierIndice() const;
virtual TenseurHB& BaisseDernierIndice() const;
// affectation de B dans this, plusZero = false: les données manquantes sont inchangées,
// plusZero = true: les données manquantes sont mises à 0
// si au contraire la dimension de B est plus grande que *this, il y a uniquement affectation
// des données possibles
void Affectation_trans_dimension(const TenseurHH & B,bool plusZero);
// calcul du tenseur inverse par rapport au produit contracte
TenseurBB & Inverse() const ;
// retourne la composante i,j en lecture/écriture
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double& Coor(int i,int j)
#else
inline double& Coor(int ,int )
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << "Tenseur1HH::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
// retourne la composante i,j en lecture seule
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double operator () (int i,int j) const
#else
inline double operator () (int ,int ) const
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << "Tenseur1HH::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
//fonctions static définissant le produit tensoriel de deux vecteurs
static TenseurHH & Prod_tensoriel(const CoordonneeH & aH, const CoordonneeH & bH);
// lecture et écriture de données
istream & Lecture(istream & entree);
ostream & Ecriture(ostream & sort) const ;
protected :
// allocator dans la liste de data
listdouble1Iter ipointe;
};
/// @} // end of group
class TenseurBH; // pour l'utilisation dans TenseurHH
/// @addtogroup Les_classes_tenseurs_dim1_ordre2
/// @{
//------------------------------------------------------------------
/// Definition des tenseur derivees de dimension1.
/// cas des composantes deux fois covariantes
//------------------------------------------------------------------
/// \author Gérard Rio
/// \version 1.0
/// \date 23/01/97
class Tenseur1BB : public TenseurBB
{
// surcharge de l'operator de lecture
friend istream & operator >> (istream &, Tenseur1BB &);
// surcharge de l'operator d'ecriture
friend ostream & operator << (ostream &, const Tenseur1BB &) ;
public :
// constructeur
Tenseur1BB() ; // par défaut
// initialisation de la compoante (1,1)
Tenseur1BB(double val) ;
// DESTRUCTEUR :
~Tenseur1BB() ;
// constructeur a partir d'une instance non differenciee
Tenseur1BB ( const TenseurBB &);
// constructeur de copie
Tenseur1BB ( const Tenseur1BB & B);
// METHODES PUBLIQUES :
// initialise toutes les composantes à val
void Inita(double val);
// operations
TenseurBB & operator + ( const TenseurBB &) const ;
void operator += ( const TenseurBB &);
TenseurBB & operator - () const ;
TenseurBB & operator - ( const TenseurBB &) const ;
void operator -= ( const TenseurBB &);
TenseurBB & operator = ( const TenseurBB &) ;
TenseurBB & operator = ( const Tenseur1BB & B)
{ return this->operator=(*((const TenseurBB*) & B)) ;};
TenseurBB & operator * ( const double &) const ;
void operator *= ( const double &);
TenseurBB & operator / ( const double &) const ;
void operator /= ( const double &);
// produit contracte avec un vecteur
CoordonneeB operator * ( const CoordonneeH & ) const ;
// produit contracte contracté une fois A(i,j)*B(j,k)=A.B
// -> donc c'est l'indice du milieu qui est contracté
TenseurBB & operator * ( const TenseurHB &) const ;
TenseurBH & operator * ( const TenseurHH &) const ;
// produit contracte contracté deux fois A(i,j)*B(j,i)=A..B
// -> on contracte d'abord l'indice du milieu puis l'indice externe
double operator && ( const TenseurHH &) const ;
// test
int operator == ( const TenseurBB &) const ;
int operator != ( const TenseurBB &) const ;
double Det() const ; // determinant de la matrice des coordonnees
// ATTENTION creation d'un tenseur transpose qui est supprime par Libere
TenseurBB & Transpose() const ;
// ---- manipulation d'indice ---- -> création de nouveaux tenseurs
virtual TenseurHH& Monte2Indices() const ;
virtual TenseurHB& MontePremierIndice() const ;
virtual TenseurBH& MonteDernierIndice() const ;
// calcul du maximum en valeur absolu des composantes du tenseur
double MaxiComposante() const {return Dabs(*t);};
// affectation de B dans this, plusZero = false: les données manquantes sont inchangées,
// plusZero = true: les données manquantes sont mises à 0
// si au contraire la dimension de B est plus grande que *this, il y a uniquement affectation
// des données possibles
void Affectation_trans_dimension(const TenseurBB & B,bool plusZero);
// calcul du tenseur inverse par rapport au produit contracte
TenseurHH & Inverse() const ;
// retourne la composante i,j en lecture/écriture
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double& Coor(int i,int j)
#else
inline double& Coor(int ,int )
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << " Tenseur1BB::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
// retourne la composante i,j en écriture seule
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double operator () (int i,int j) const
#else
inline double operator () (int ,int ) const
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << " Tenseur1BB::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
//fonctions static définissant le produit tensoriel de deux vecteurs
static TenseurBB & Prod_tensoriel(const CoordonneeB & aB, const CoordonneeB & bB);
// lecture et écriture de données
istream & Lecture(istream & entree);
ostream & Ecriture(ostream & sort) const ;
protected :
// allocator dans la liste de data
listdouble1Iter ipointe;
};
/// @} // end of group
class Tenseur3BH; // pour Affectation_3D_a_1D
/// @addtogroup Les_classes_tenseurs_dim1_ordre2
/// @{
//------------------------------------------------------------------
/// Definition des tenseur derivees de dimension1.
/// cas des composantes mixtes BH
//------------------------------------------------------------------
/// \author Gérard Rio
/// \version 1.0
/// \date 23/01/97
class Tenseur1BH : public TenseurBH
{
// surcharge de l'operator de lecture
friend istream & operator >> (istream &, Tenseur1BH &);
// surcharge de l'operator d'ecriture
friend ostream & operator << (ostream &, const Tenseur1BH &) ;
friend class Tenseur3BH; // pour le passage 3D 2D: méthode Affectation_3D_a_2D(..
public :
// constructeur
Tenseur1BH() ; // par défaut
// initialisation de la compoante (1,1)
Tenseur1BH(double val) ;
// DESTRUCTEUR :
~Tenseur1BH();
// constructeur a partir d'une instance non differenciee
Tenseur1BH ( const TenseurBH &);
// constructeur de copie
Tenseur1BH ( const Tenseur1BH & B);
// METHODES PUBLIQUES :
// initialise toutes les composantes à val
void Inita(double val);
// operations
TenseurBH & operator + ( const TenseurBH &) const ;
void operator += ( const TenseurBH &);
TenseurBH & operator - () const ;
TenseurBH & operator - ( const TenseurBH &) const ;
void operator -= ( const TenseurBH &);
TenseurBH & operator = ( const TenseurBH &);
TenseurBH & operator = ( const Tenseur1BH & B)
{ return this->operator=(*((const TenseurBH*) & B)) ;};
TenseurBH & operator * ( const double &) const ;
void operator *= ( const double &);
TenseurBH & operator / ( const double &) const ;
void operator /= ( const double &);
// produit contracte avec un vecteur
CoordonneeB operator * ( const CoordonneeB & ) const ;
// produit contracte contracté une fois A(i,j)*B(j,k)=A.B
// -> donc c'est l'indice du milieu qui est contracté
TenseurBB & operator * ( const TenseurBB &) const ; // produit une fois contracte
TenseurBH & operator * ( const TenseurBH &) const ; // produit une fois contracte
// produit contracte contracté deux fois A(i,j)*B(j,i)=A..B
// -> on contracte d'abord l'indice du milieu puis l'indice externe
double operator && ( const TenseurBH &) const ; // produit deux fois contracte
double Trace() const ; // trace du tenseur ou premier invariant
double II() const ; // second invariant = trace (A*A)
double III() const ; // troisieme invariant = trace ((A*A)*A)
double Det() const ; // determinant de la matrice des coordonnees
// valeurs propre dans le vecteur de retour, classée par ordres "décroissants"
// cas indique le cas de valeur propre:
// quelque soit la dimension: cas = -1, si l'extraction des valeurs propres n'a pas pu se faire
// dans ce cas les valeurs propres de retour sont nulles par défaut
// dim = 1, cas=1 pour une valeur propre ;
virtual Coordonnee ValPropre(int& cas) const ;
// idem met en retour la matrice mat contiend par colonne les vecteurs propre
// elle doit avoir la dimension du tenseur
// les vecteurs propre sont exprime dans le repere naturel
virtual Coordonnee ValPropre(int& cas, Mat_pleine& mat) const ;
// ici il s'agit uniquement de calculer les vecteurs propres, les valeurs propres
// étant déjà connues
// en retour VP les vecteurs propre : doivent avoir la dimension du tenseur
// les vecteurs propre sont exprime dans le repere naturel (pour les tenseurs dim 3
// pour dim=2:le premier vecteur propre est exprime dans le repere naturel
// le second vecteur propre est exprimé dans le repère dual
// pour dim=1 le vecteur est dans la base naturelle (mais ça importe pas)
// en sortie cas = -1 s'il y a eu un problème, dans ce cas, V_P est quelconque
// sinon si tout est ok, cas est identique en sortie avec l'entrée
virtual void VecteursPropres(const Coordonnee& Val_P,int& cas, Tableau & V_P) const;
// test
int operator == ( const TenseurBH &) const ;
int operator != ( const TenseurBH &) const ;
// affectation de B dans this, plusZero = false: les données manquantes sont inchangées,
// plusZero = true: les données manquantes sont mises à 0
// si au contraire la dimension de B est plus grande que *this, il y a uniquement affectation
// des données possibles
void Affectation_trans_dimension(const TenseurBH & B,bool plusZero);
// calcul du tenseur inverse par rapport au produit contracte
TenseurBH & Inverse() const ;
// tenseur transpose
TenseurHB & Transpose() const ;
// symétrie formelle A^i_j = A_j^i : ==> création du tenseur en HB identique
TenseurHB & Identique() const;
// permute Bas Haut, mais reste dans le même tenseur
// ici ne fait rien
void PermuteHautBas() {};
// calcul du maximum en valeur absolu des composantes du tenseur
double MaxiComposante() const {return Dabs(*t);};
// retourne la composante i,j en lecture/écriture
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double& Coor(int i,int j)
#else
inline double& Coor(int ,int )
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << "Tenseur1BH::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
// retourne la composante i,j en lecture seule
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double operator () (int i,int j) const
#else
inline double operator () (int ,int ) const
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << "Tenseur1BH::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
//fonctions static définissant le produit tensoriel de deux vecteurs
static TenseurBH & Prod_tensoriel(const CoordonneeB & aB, const CoordonneeH & bH);
// lecture et écriture de données
istream & Lecture(istream & entree);
ostream & Ecriture(ostream & sort) const ;
protected :
// allocator dans la liste de data
listdouble1Iter ipointe;
};
/// @} // end of group
/// @addtogroup Les_classes_tenseurs_dim1_ordre2
/// @{
//------------------------------------------------------------------
/// Definition des tenseur derivees de dimension1.
/// cas des composantes mixtes HB
//------------------------------------------------------------------
/// \author Gérard Rio
/// \version 1.0
/// \date 23/01/97
class Tenseur1HB : public TenseurHB
{
// surcharge de l'operator de lecture
friend istream & operator >> (istream &, Tenseur1HB &);
// surcharge de l'operator d'ecriture
friend ostream & operator << (ostream &, const Tenseur1HB &);
public :
// Constructeur
Tenseur1HB() ; // par défaut
// initialisation de la compoante (1,1)
Tenseur1HB(double val) ;
// DESTRUCTEUR :
~Tenseur1HB();
// constructeur a partir d'une instance non differenciee
Tenseur1HB ( const TenseurHB &);
// constructeur de copie
Tenseur1HB ( const Tenseur1HB & B);
// METHODES PUBLIQUES :
// initialise toutes les composantes à val
void Inita(double val);
// operations
TenseurHB & operator + ( const TenseurHB &) const ;
void operator += ( const TenseurHB &);
TenseurHB & operator - () const ;
TenseurHB & operator - ( const TenseurHB &) const ;
void operator -= ( const TenseurHB &);
TenseurHB & operator = ( const TenseurHB &) ;
TenseurHB & operator = ( const Tenseur1HB & B)
{ return this->operator=(*((const TenseurHB*) & B));};
TenseurHB & operator * ( const double &) const ;
void operator *= ( const double &);
TenseurHB & operator / ( const double &) const ;
void operator /= ( const double &);
// produit contracte avec un vecteur
CoordonneeH operator * ( const CoordonneeH & ) const ;
// produit contracte contracté une fois A(i,j)*B(j,k)=A.B
// -> donc c'est l'indice du milieu qui est contracté
TenseurHH & operator * ( const TenseurHH &) const ;
TenseurHB & operator * ( const TenseurHB &) const ; // produit une fois contracte
// produit contracte contracté deux fois A(i,j)*B(j,i)=A..B
// -> on contracte d'abord l'indice du milieu puis l'indice externe
double operator && ( const TenseurHB &) const ; // produit deux fois contracte
double Trace() const ; // trace du tenseur ou premier invariant
double II() const ; // second invariant = trace (A*A)
double III() const ; // troisieme invariant = trace ((A*A)*A)
double Det() const ; // determinant de la matrice des coordonnees
// valeurs propre dans le vecteur de retour, classée par ordres "décroissants"
// cas indique le cas de valeur propre:
// quelque soit la dimension: cas = -1, si l'extraction des valeurs propres n'a pas pu se faire
// dans ce cas les valeurs propres de retour sont nulles par défaut
// dim = 1, cas=1 pour une valeur propre ;
virtual Coordonnee ValPropre(int& cas) const ;
// idem met en retour la matrice mat contiend par colonne les vecteurs propre
// elle doit avoir la dimension du tenseur
// les vecteurs propre sont exprime dans le repere naturel
virtual Coordonnee ValPropre(int& cas, Mat_pleine& mat) const ;
// ici il s'agit uniquement de calculer les vecteurs propres, les valeurs propres
// étant déjà connues
// en retour VP les vecteurs propre : doivent avoir la dimension du tenseur
// les vecteurs propre sont exprime dans le repere naturel (pour les tenseurs dim 3
// pour dim=2:le premier vecteur propre est exprime dans le repere naturel
// le second vecteur propre est exprimé dans le repère dual
// pour dim=1 le vecteur est dans la base naturelle (mais ça importe pas)
// en sortie cas = -1 s'il y a eu un problème, dans ce cas, V_P est quelconque
// sinon si tout est ok, cas est identique en sortie avec l'entrée
virtual void VecteursPropres(const Coordonnee& Val_P,int& cas, Tableau & V_P) const;
// test
int operator == ( const TenseurHB &) const ;
int operator != ( const TenseurHB &) const ;
// affectation de B dans this, plusZero = false: les données manquantes sont inchangées,
// plusZero = true: les données manquantes sont mises à 0
// si au contraire la dimension de B est plus grande que *this, il y a uniquement affectation
// des données possibles
void Affectation_trans_dimension(const TenseurHB & B,bool plusZero);
// calcul du tenseur inverse par rapport au produit contracte
TenseurHB & Inverse() const ;
// tenseur transpose
TenseurBH & Transpose() const ;
// symétrie formelle A^i_j = A_j^i : ==> création du tenseur en BH identique
TenseurBH & Identique() const;
// permute Bas Haut, mais reste dans le même tenseur
// ici ne fait rien
void PermuteHautBas() {};
// calcul du maximum en valeur absolu des composantes du tenseur
double MaxiComposante() const {return Dabs(*t);};
// retourne la composante i,j en lecture/écriture
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double& Coor(int i,int j)
#else
inline double& Coor(int ,int )
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << "Tenseur1HB::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
// retourne la composante i,j en lecture seule
#ifdef MISE_AU_POINT
inline double operator () (int i,int j) const
#else
inline double operator () (int ,int ) const
#endif
{
#ifdef MISE_AU_POINT
if ( (i!=1) || (j!=1) )
{ cout << "\nErreur : composante " << i <<"," << j <<" inexistante !\n";
cout << "Tenseur1HB::OPERATOR() (int,int ) \n";
Sortie(1);
};
#endif
return *t;
};
//fonctions static définissant le produit tensoriel de deux vecteurs
static TenseurHB & Prod_tensoriel(const CoordonneeH & aH, const CoordonneeB & bB);
// lecture et écriture de données
istream & Lecture(istream & entree);
ostream & Ecriture(ostream & sort) const ;
protected :
// allocator dans la liste de data
listdouble1Iter ipointe;
};
/// @} // end of group
#ifndef MISE_AU_POINT
#include "Tenseur1-1.cc"
#include "Tenseur1-2.cc"
#define Tenseur1_H_deja_inclus
#endif
#endif