// 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: 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