// FICHIER : ElemPoint.h // CLASSE : ElemPoint // 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: . /************************************************************************ * UNIVERSITE DE BRETAGNE SUD (UBS) --- I.U.P/I.U.T. DE LORIENT * ************************************************************************ * LABORATOIRE DE GENIE MECANIQUE ET MATERIAUX (LG2M) * * Centre de Recherche Rue de Saint Maudé - 56325 Lorient cedex * * tel. 02.97.87.45.70 fax. 02.97.87.45.72 http://www-lg2m.univ-ubs.fr * ************************************************************************ * DATE: 24/02/2005 * * $ * * AUTEUR: G RIO (mailto:gerard.rio@univ-ubs.fr) * * Tel 0297874571 fax : 02.97.87.45.72 * * $ * * PROJET: Herezh++ * * $ * ************************************************************************ * BUT: La classe ElemPoint permet de declarer des elements * * ElemPoint. * * L'élément comporte un noeud qui est identique au point d'inté- * * gration. * * * * '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * * * VERIFICATION: * * * * ! date ! auteur ! but ! * * ------------------------------------------------------------ * * ! ! ! ! * * $ * * '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * * MODIFICATIONS: * * ! date ! auteur ! but ! * * ------------------------------------------------------------ * * $ * ************************************************************************/ #ifndef ELEM_POINT_H #define ELEM_POINT_H #include "ParaGlob.h" #include "ElemMeca.h" //#include "Loi_comp_abstraite.h" #include "Met_abstraite.h" #include "Met_ElemPoint.h" #include "Noeud.h" #include "UtilLecture.h" #include "Tenseur.h" #include "NevezTenseur.h" #include "Deformation.h" #include "ElFrontiere.h" #include "GeomPoint.h" #include "ParaAlgoControle.h" #include "UmatAbaqus.h" //class ConstrucElemPoint; class ElemPoint : public ElemMeca { public : // CONSTRUCTEURS : // les tenseurs on par défaut (dimension==-1) la dimension de l'espace // sinon il ont la dimension donnée // Constructeur par defaut ElemPoint (int dimension=-1); // Constructeur fonction d'un numero de maillage et d'identification ElemPoint (int num_mail,int num_id,int dimension=-1); // Constructeur de copie ElemPoint (const ElemPoint& elem); // DESTRUCTEUR : virtual ~ElemPoint (); // création d'un élément de copie: utilisation de l'opérateur new et du constructeur de copie // méthode virtuelle Element* Nevez_copie() const { Element * el= new ElemPoint(*this); return el;}; // Surcharge de l'operateur = : realise l'egalite entre deux instances de ElemPoint ElemPoint& operator= (ElemPoint& biel); // METHODES : // 1) derivant des virtuelles pures // Lecture des donnees de la classe sur fichier void LectureDonneesParticulieres (UtilLecture *,Tableau * ); // Calcul du residu local et de la raideur locale, // pour le schema implicite Element::ResRaid Calcul_implicit (const ParaAlgoControle & pa); // Calcul du residu local a t // pour le schema explicit par exemple Vecteur* CalculResidu_t (const ParaAlgoControle & pa) { return ElemPoint::CalculResidu(false,pa);}; // Calcul du residu local a tdt // pour le schema explicit par exemple Vecteur* CalculResidu_tdt (const ParaAlgoControle & pa) { return ElemPoint::CalculResidu(true,pa);}; // Calcul de la matrice masse pour l'élément Mat_pleine * CalculMatriceMasse (Enum_calcul_masse id_calcul_masse) ; // --------- calcul dynamique --------- // calcul de la longueur d'arrête de l'élément minimal // divisé par la célérité la plus rapide dans le matériau double Long_arrete_mini_sur_c(Enum_dure ) { return 0.;}; //------- calcul d'erreur, remontée des contraintes ------------------- // 1)calcul du résidu et de la matrice de raideur pour le calcul d'erreur Element::Er_ResRaid ContrainteAuNoeud_ResRaid(); // 2) remontée aux erreurs aux noeuds Element::Er_ResRaid ErreurAuNoeud_ResRaid(); // retourne les tableaux de ddl associés aux noeuds, gere par l'element // ce tableau et specifique a l'element const DdlElement & TableauDdl() const ; // Libere la place occupee par le residu et eventuellement la raideur // par l'appel de Libere de la classe mere et libere les differents tenseurs // intermediaires cree pour le calcul et les grandeurs pointee // de la raideur et du residu void Libere (); // acquisition d'une loi de comportement void DefLoi (LoiAbstraiteGeneral * NouvelleLoi); // test si l'element est complet // = 1 tout est ok, =0 element incomplet int TestComplet(); // procesure permettant de completer l'element apres // sa creation avec les donnees du bloc transmis // peut etre appeler plusieurs fois Element* Complete(BlocGen & bloc,LesFonctions_nD* lesFonctionsnD); // Compléter pour la mise en place de la gestion de l'hourglass Element* Complet_Hourglass(LoiAbstraiteGeneral * NouvelleLoi, const BlocGen & bloc) {return this;}; // ramene l'element geometrique ElemGeomC0& ElementGeometrique() const { return unefois->doCoMemb->ptpoint;}; // ramene l'element geometrique en constant const ElemGeomC0& ElementGeometrique_const() const { return unefois->doCoMemb->ptpoint;}; // calcul d'un point dans l'élément réel en fonction des coordonnées dans l'élément de référence associé // temps: indique si l'on veut les coordonnées à t = 0, ou t ou tdt // 1) cas où l'on utilise la place passée en argument Coordonnee & Point_physique(const Coordonnee& c_int,Coordonnee & co,Enum_dure temps); // 3) cas où l'on veut les coordonnées aux 1, 2 ou trois temps selon la taille du tableau t_co void Point_physique(const Coordonnee& c_int,Tableau & t_co); // affichage dans la sortie transmise, des variables duales "nom" // dans le cas ou nom est vide, affichage de "toute" les variables void AfficheVarDual(ofstream& sort, Tableau& nom); // affichage d'info en fonction de ordre // ordre = "commande" : affichage d'un exemple d'entree pour l'élément void Info_com_Element(UtilLecture * entreePrinc,string& ordre,Tableau * tabMaillageNoeud) { return Element::Info_com_El(2,entreePrinc,ordre,tabMaillageNoeud);}; // retourne un numero d'ordre d'un point le plus près ou est exprimé la grandeur enum // par exemple un point d'intégration, mais n'est utilisable qu'avec des méthodes particulières // par exemple CoordPtInteg, ou Valeur_a_diff_temps // car le numéro d'ordre peut-être différent du numéro d'intégration au sens classique // temps: dit si c'est à 0 ou t ou tdt int PointLePlusPres(Enum_dure ,Enum_ddl , const Coordonnee& ) { return 1;}; // ici c'est uniquement le point de l'élément // recuperation des coordonnées du point de numéro d'ordre iteg pour // la grandeur enu // temps: dit si c'est à 0 ou t ou tdt // si erreur retourne erreur à true Coordonnee CoordPtInteg(Enum_dure temps,Enum_ddl enu,int iteg,bool& erreur); // récupération des valeurs au numéro d'ordre = iteg pour // les grandeur enu // absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière Tableau Valeur_a_diff_temps(bool absolue,Enum_dure enu_t,const List_io& enu,int iteg) ; // récupération des valeurs au numéro d'ordre = iteg pour les grandeurs enu // ici il s'agit de grandeurs tensorielles, le retour s'effectue dans la liste // de conteneurs quelconque associée // absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière void ValTensorielle_a_diff_temps(bool absolue,Enum_dure enu_t,List_io& enu,int iteg); // ramene vrai si la surface numéro ns existe pour l'élément // dans le cas de la ElemPoint il n'y a pas de surface bool SurfExiste(int ) const { return false;}; // ramene vrai si l'arête numéro na existe pour l'élément // dans le cas de la ElemPoint il n'y a pas d'arrête bool AreteExiste(int ) const { return false;}; //============= spécifique à l'interface abaqus ============ // on associe un noeud à l'élément, remplace le noeud existant, s'il existe déjà virtual void Associer_noeud (Noeud * noeu); // une classe de travail spécifiques class inNeNpti { public: int* incre; // numéro d'incrément int* step; // numéro du step int* nbe; // numéro d'élément int* nbpti; // numéro du point d'intégration double* temps_tdt; // temps courant double* delta_t; // incrément courant de temps string* nom_loi; // nom de la loi }; // lecture des grandeurs umat transmises par abaqus sur le pipe static const ElemPoint::inNeNpti& Lecture_Abaqus(bool utilisation_umat_interne) {unefois_Point.doCoMemb->umatAbaqus.LectureDonneesUmat (utilisation_umat_interne,ParaGlob::NiveauImpression());return unefois_Point.doCoMemb->inne;}; // récup du inNeNpti en cours static const ElemPoint::inNeNpti& IncreElemPtint_encours() {return unefois_Point.doCoMemb->inne;}; // écriture du résultat sur le pipe void Ecriture_Abaqus(bool utilisation_umat_interne) {unefois->doCoMemb->umatAbaqus.EcritureDonneesUmat (utilisation_umat_interne,ParaGlob::NiveauImpression());}; // calcul de l'UMat pour abaqus void CalculUmatAbaqus(ParaAlgoControle & pa); // initialisation éventuelle: ajout de point d'intégration si nécessaire // les tenseurs ont la dimension 3 virtual void InitialisationUmatAbaqus() {InitialisationUmatAbaqus_interne(3);}; // récup du nombre de fois où l'élément est appelé depuis le début // de l'incrément. Correspond environ au nombre d'itération int NbIteration() const {return nb_appelsCalculUmat;}; //============= 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 Tableau * tabMaillageNoeud,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) ; // METHODES VIRTUELLES: // --------- calculs utils dans le cadre de la recherche du flambement linéaire // Calcul de la matrice géométrique et initiale ElemMeca::MatGeomInit MatricesGeometrique_Et_Initiale (const ParaAlgoControle & pa) ; // inactive les ddl du problème primaire de mécanique inline void Inactive_ddl_primaire() {ElemMeca::Inact_ddl_primaire(unefois->doCoMemb->tab_ddl);}; // active les ddl du problème primaire de mécanique inline void Active_ddl_primaire() {ElemMeca::Act_ddl_primaire(unefois->doCoMemb->tab_ddl);}; // ajout des ddl de contraintes pour les noeuds de l'élément inline void Plus_ddl_Sigma() {ElemMeca::Ad_ddl_Sigma(unefois->doCoMemb->tab_ddlErr);}; // inactive les ddl du problème de recherche d'erreur : les contraintes inline void Inactive_ddl_Sigma() {ElemMeca::Inact_ddl_Sigma(unefois->doCoMemb->tab_ddlErr);}; // active les ddl du problème de recherche d'erreur : les contraintes inline void Active_ddl_Sigma() {ElemMeca::Act_ddl_Sigma(unefois->doCoMemb->tab_ddlErr);}; // active le premier ddl du problème de recherche d'erreur : SIGMA11 inline void Active_premier_ddl_Sigma() {ElemMeca::Act_premier_ddl_Sigma();}; // lecture de données diverses sur le flot d'entrée void LectureContraintes(UtilLecture * entreePrinc); // retour des contraintes en absolu retour true si elle existe sinon false bool ContraintesAbsolues(Tableau & tabSig); // 2) derivant des virtuelles // retourne un tableau de ddl element, correspondant à la // composante de sigma -> SIG11, pour chaque noeud qui contiend // des ddl de contrainte // -> utilisé pour l'assemblage de la raideur d'erreur inline DdlElement& Tableau_de_Sig1() const {return unefois->doCoMemb->tab_Err1Sig11;} ; // actualisation des ddl et des grandeurs actives de t+dt vers t void TdtversT(); // actualisation des ddl et des grandeurs actives de t vers tdt void TversTdt(); // calcul de l'erreur sur l'élément. Ce calcul n'est disponible // qu'une fois la remontée aux contraintes effectuées sinon aucune // action. En retour la valeur de l'erreur sur l'élément // type indique le type de calcul d'erreur : void ErreurElement(int type,double& errElemRelative ,double& numerateur, double& denominateur); // ========= définition et/ou construction des frontières =============== // Calcul des frontieres de l'element // creation des elements frontieres et retour du tableau de ces elements // la création n'a lieu qu'au premier appel // ou lorsque l'on force le paramètre force a true // dans ce dernier cas seul les frontière effacées sont recréée Tableau const & Frontiere(bool force = false); // ramène la frontière point // éventuellement création des frontieres points de l'element et stockage dans l'element // si c'est la première fois sinon il y a seulement retour de l'elements // a moins que le paramètre force est mis a true // dans ce dernier cas la frontière effacéee est recréée // num indique le numéro du point à créer (numérotation EF) // ElFrontiere* const Frontiere_points(int num,bool force = false); // ramène la frontière linéique // éventuellement création des frontieres linéique de l'element et stockage dans l'element // si c'est la première fois et en 3D sinon il y a seulement retour de l'elements // a moins que le paramètre force est mis a true // dans ce dernier cas la frontière effacéee est recréée // num indique le numéro de l'arête à créer (numérotation EF) // ElFrontiere* const Frontiere_lineique(int num,bool force = false); // ramène la frontière surfacique // éventuellement création des frontieres surfacique de l'element et stockage dans l'element // si c'est la première fois sinon il y a seulement retour de l'elements // a moins que le paramètre force est mis a true // dans ce dernier cas la frontière effacéee est recréée // num indique le numéro de la surface à créer (numérotation EF) // ici normalement la fonction ne doit pas être appelée // ElFrontiere* const Frontiere_surfacique(int ,bool force = false); // 3) methodes propres a l'element // ajout du tableau specific de ddl des noeuds de la ElemPoint // la procedure met a jour les ddl(relatif a l'element, c-a-d Xi) // des noeuds constituants l'element void ConstTabDdl(); protected: // ==== >>>> methodes virtuelles dérivant d'ElemMeca ============ // ramene la dimension des tenseurs contraintes et déformations de l'élément int Dim_sig_eps() const {return 1;}; // -------------------- calcul de frontières en protected ------------------- // --- fonction nécessaire pour la construction des Frontières linéiques ou surfaciques particulière à l'élément // adressage des frontières linéiques et surfacique // définit dans les classes dérivées, et utilisées pour la construction des frontières virtual ElFrontiere* new_frontiere_lin(int ,Tableau & tab, DdlElement& ddelem) { return NULL;}; // il n'y a pas de ligne possible virtual ElFrontiere* new_frontiere_surf(int ,Tableau & tab, DdlElement& ddelem) {return NULL;} // il n'y a pas de surface possible public: class DonneeCommune { public : DonneeCommune (GeomPoint& pteg,DdlElement& tab,DdlElement& tabErr,DdlElement& tab_Err1Sig, Met_ElemPoint& met_point, Tableau & resEr,Mat_pleine& raidEr, GeomPoint& pteEr,Vecteur& residu_int,Mat_pleine& raideur_int, Tableau & residus_extN,Tableau & raideurs_extN, Mat_pleine& mat_masse ,GeomPoint& pteMa,UmatAbaqus& umatAbaqus ,int dimension ,int nbi ); DonneeCommune(DonneeCommune& a); ~DonneeCommune(); // variables GeomPoint ptpoint ; // element geometrique correspondant DdlElement tab_ddl; // tableau des degres //de liberte des noeuds de l'element commun a tous les // elements Met_ElemPoint met_ElemPoint; Mat_pleine matGeom ; // matrice géométrique Mat_pleine matInit ; // matrice initiale Tableau d_epsBB; // place pour la variation des def Tableau d_sigHH; // place pour la variation des contraintes Tableau < Tableau2 > d2_epsBB; // variation seconde des déformations // calcul d'erreur DdlElement tab_ddlErr; // tableau des degres servant pour le calcul // d'erreur : contraintes DdlElement tab_Err1Sig11; // tableau du ddl SIG11 pour chaque noeud, //servant pour le calcul d'erreur : contraintes, en fait pour l'assemblage Tableau resErr; // residu pour le calcul d'erreur Mat_pleine raidErr; // raideur pour le calcul d'erreur GeomPoint pteEr; // contiend les fonctions d'interpolation et // les derivees pour le calcul du hessien dans //la résolution de la fonctionnelle d'erreur // -------- calcul de résidus, de raideur : interne ou pour les efforts extérieurs ---------- // on utilise des pointeurs pour optimiser la place (même place pointé éventuellement) Vecteur residu_interne; Mat_pleine raideur_interne; Tableau residus_externeN; // pour les noeuds Tableau raideurs_externeN; // pour les noeuds // ------ données concernant la dynamique -------- Mat_pleine matrice_masse; GeomPoint pteMas; // contiend les fonctions d'interpolation et les dérivées // pour les calculs relatifs au calcul de la masse // -- particularités pour la routine Umat pour Abaqus UmatAbaqus umatAbaqus; inNeNpti inne; // indices pointant directement sur des données de umatAbaqus }; // classe contenant tous les indicateurs statique qui sont modifiés une seule fois // et un pointeur sur les données statiques communes // la classe est interne, toutes les variables sont publique. Un pointeur sur une instance de la // classe est défini. Son allocation est effectuée dans les classes dérivées class UneFois { public : UneFois () ; // constructeur par défaut ~UneFois () ; // destructeur // VARIABLES : public : DonneeCommune * doCoMemb; // incicateurs permettant de dimensionner seulement au premier passage // utilise dans "CalculResidu" et "Calcul_implicit" int CalResPrem_t; int CalResPrem_tdt; // à t ou à tdt int CalimpPrem; int dualSortbiel; // pour la sortie des valeurs au pt d'integ int CalSMlin_t; // pour les seconds membres concernant les arretes int CalSMlin_tdt; // pour les seconds membres concernant les arretes int CalSMRlin; // pour les seconds membres concernant les arretes int CalDynamique; // pour le calcul de la matrice de masse int CalPt_0_t_tdt; // pour le calcul de point à 0 t et tdt // ---------- sauvegarde du nombre d'élément en cours -------- int nbelem_in_Prog; }; // ------------------------------------------------------------------------------------ protected : // VARIABLES PROTÉGÉES : // pour minimiser la place on définit une classe des contraintes et déformations locale // dans le cas de l'umat, l'instance de la classe n'est pas affectée // grandeurs aux points d'intégration: contraintes, déformations, vitesses de def etc. LesPtIntegMecaInterne lesPtMecaInt; // le nombre de point d'intégration pour le calcul mécanique int nbi; // ce nombre peux évoluer pendant le calcul, il n'est donc pas // commun à tous les éléments //-- cas de l'utilisation Umat int nb_appelsCalculUmat; // stocke le nombre de fois où l'élément est appelé depuis le début // de l'incrément. Correspond environ au nombre d'itération // place memoire commune a tous les elements ElemPoints static DonneeCommune * doCo_Point; // idem mais pour les indicateurs qui servent pour l'initialisation static UneFois unefois_Point; // on utilise une variable intermédiaire car on a des classes dérivées // du coup pour différencier les données communes, on utilise une variable spécifique // qui donc ne peut pas être static UneFois * unefois; // type structuré pour construire les éléments class NombresConstruire { public: NombresConstruire(); int nbne; // le nombre de noeud de l'élément int nbiEr; // le nombre de point d'intégration pour le calcul d'erreur int nbiMas; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de la matrice masse consistante }; static NombresConstruire nombre_V; // les nombres propres à l'élément // --- fonctions protégées // fonction d'initialisation servant au niveau du constructeur // dim_tenseur: = la dimension des tenseurs void Init (int dim_tenseur); // construction de données communes: correspond à un new DonneeCommune* Def_DonneeCommune(int dim_tenseur); // destructions de certaines grandeurs pointées, créées au niveau de l'initialisation void Destruction(); // changement du nombre de point d'intégration void ChangeNombrePtinteg(int nevez_nbi, int dim_tens); // pour l'ajout d'element dans la liste : listTypeElemen, geree par la class Element class ConstrucElemPoint : public ConstrucElement { public : ConstrucElemPoint () { NouvelleTypeElement nouv(POINT,CONSTANT,MECA_SOLIDE_DEFORMABLE,this); if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 4) cout << "\n initialisation ElemPoint" << endl; Element::listTypeElement.push_back(nouv); }; Element * NouvelElement(int num_maill,int num) // un nouvel élément sans rien {Element * pt; pt = new ElemPoint (num_maill,num) ; return pt;}; // ramene true si la construction de l'element est possible en fonction // des variables globales actuelles: ex en fonction de la dimension bool Element_possible() {return true;}; }; static ConstrucElemPoint construcElemPoint; // Calcul du residu local a t ou tdt en fonction du booleen Vecteur* CalculResidu (bool atdt,const ParaAlgoControle & pa); //------- pour des classes dérivées ------ // CONSTRUCTEURS : // les tenseurs on par défaut (dimension==-1) la dimension de l'espace // sinon il ont la dimension donnée ElemPoint (ElemPoint::UneFois& unefois, Enum_geom nouveau_id, int dimension=-1); // Constructeur fonction d'un numero de maillage et d'identification ElemPoint (ElemPoint::UneFois& unefois, Enum_geom nouveau_id, int num_mail,int num_id,int dimension=-1); // initialisation éventuelle: ajout de point d'intégration si nécessaire // les tenseurs on par défaut (dimension==-1) la dimension de l'espace // utilisation par Point et les classes dérivées void InitialisationUmatAbaqus_interne(int dimension = -1); }; #endif