406 lines
21 KiB
C++
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C++
// FICHIER : Hysteresis1D.h
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// CLASSE : Hysteresis1D
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// This file is part of the Herezh++ application.
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//
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// The finite element software Herezh++ is dedicated to the field
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// of mechanics for large transformations of solid structures.
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// It is developed by Gérard Rio (APP: IDDN.FR.010.0106078.000.R.P.2006.035.20600)
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// INSTITUT DE RECHERCHE DUPUY DE LÔME (IRDL) <https://www.irdl.fr/>.
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//
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// Herezh++ is distributed under GPL 3 license ou ultérieure.
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//
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// Copyright (C) 1997-2022 Université Bretagne Sud (France)
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// AUTHOR : Gérard Rio
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// E-MAIL : gerardrio56@free.fr
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//
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// This program is free software: you can redistribute it and/or modify
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// it under the terms of the GNU General Public License as published by
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// the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
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// or (at your option) any later version.
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//
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// This program is distributed in the hope that it will be useful,
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// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
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// of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
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// See the GNU General Public License for more details.
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//
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// You should have received a copy of the GNU General Public License
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// along with this program. If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
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//
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// For more information, please consult: <https://herezh.irdl.fr/>.
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/************************************************************************
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* DATE: 10/02/2004 *
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* $ *
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* AUTEUR: G RIO (mailto:gerardrio56@free.fr) *
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* $ *
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* PROJET: Herezh++ *
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* $ *
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************************************************************************
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* BUT: La classe Hysteresis1D permet de calculer la contrainte *
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* et ses derivees pour une loi d'hysteresis 1D, type *
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* celle développée par Guelin, Favier, Pegon. *
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* $ *
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* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * *
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* VERIFICATION: *
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* *
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* ! date ! auteur ! but ! *
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* ------------------------------------------------------------ *
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* ! ! ! ! *
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* $ *
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* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' *
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* MODIFICATIONS: *
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* ! date ! auteur ! but ! *
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* ------------------------------------------------------------ *
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* $ *
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************************************************************************/
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#ifndef HYSTERESIS_1D_H
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#define HYSTERESIS_1D_H
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#include "Loi_comp_abstraite.h"
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#include "Courbe1D.h"
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#include "TypeConsTens.h"
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#include "Algo_zero.h"
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#include "TenseurQ1gene.h"
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#include "Algo_edp.h"
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/** @defgroup Les_lois_hysteresis
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*
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* BUT: groupe des lois de type hystérésis
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*
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*
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* \author Gérard Rio
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* \version 1.0
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* \date 10/02/2004
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* \brief Définition des lois de type hystérésis
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*
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*/
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/// @addtogroup Les_lois_hysteresis
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/// @{
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///
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class Hysteresis1D : public Loi_comp_abstraite
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{
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public :
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// CONSTRUCTEURS :
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// Constructeur par defaut
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Hysteresis1D ();
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// Constructeur de copie
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Hysteresis1D (const Hysteresis1D& loi) ;
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// DESTRUCTEUR :
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~Hysteresis1D ();
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// initialise les donnees particulieres a l'elements
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// de matiere traite ( c-a-dire au pt calcule)
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// Il y a creation d'une instance de SaveResul particuliere
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// a la loi concernee
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// la SaveResul classe est remplie par les instances heritantes
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// le pointeur de SaveResul est sauvegarde au niveau de l'element
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// c'a-d que les info particulieres au point considere sont stocke
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// au niveau de l'element et non de la loi.
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class SaveResulHysteresis1D: public SaveResul
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{ public :
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SaveResulHysteresis1D(); // constructeur par défaut :
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SaveResulHysteresis1D(const SaveResulHysteresis1D& sav); // de copie
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~SaveResulHysteresis1D(){}; // destructeur
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// définition d'une nouvelle instance identique
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// appelle du constructeur via new
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SaveResul * Nevez_SaveResul() const{return (new SaveResulHysteresis1D(*this));};
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// affectation
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virtual SaveResul & operator = ( const SaveResul & a);
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//============= lecture écriture dans base info ==========
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// cas donne le niveau de la récupération
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// = 1 : on récupère tout
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// = 2 : on récupère uniquement les données variables (supposées comme telles)
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void Lecture_base_info (ifstream& ent,const int cas);
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// cas donne le niveau de sauvegarde
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// = 1 : on sauvegarde tout
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// = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
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void Ecriture_base_info(ofstream& sort,const int cas);
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// mise à jour des informations transitoires
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void TdtversT();
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void TversTdt();
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// affichage à l'écran des infos
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void Affiche() const;
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//changement de base de toutes les grandeurs internes tensorielles stockées
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// beta(i,j) represente les coordonnees de la nouvelle base naturelle gpB dans l'ancienne gB
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// gpB(i) = beta(i,j) * gB(j), i indice de ligne, j indice de colonne
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// gpH(i) = gamma(i,j) * gH(j)
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virtual void ChBase_des_grandeurs(const Mat_pleine& beta,const Mat_pleine& gamma);
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// procedure permettant de completer éventuellement les données particulières
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// de la loi stockées
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// au niveau du point d'intégration par exemple: exemple: un repère d'anisotropie
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// completer est appelé apres sa creation avec les donnees du bloc transmis
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// peut etre appeler plusieurs fois
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SaveResul* Complete_SaveResul(const BlocGen & bloc, const Tableau <Coordonnee>& tab_coor
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,const Loi_comp_abstraite* loi) {return NULL;};
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// ---- méthodes spécifiques
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// initialise les informations de travail concernant le pas de temps en cours
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void Init_debut_calcul();
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// données protégées
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Tenseur1BH sigma_barre_BH_t; // dernière contrainte en BH à t
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Tenseur1BH sigma_barre_BH_tdt; // contrainte en cours BH à tdt
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double fonction_aide_t; // dernière valeur de la fonction d'aide
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double fonction_aide_tdt; // valeur de la fonction d'aide en cours
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double wprime_t,wprime_tdt; // paramètre de masing
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List_io <double>::iterator ip2; // adresse éventuelle du 2 éléments de fct_aide
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// --- informations de travail concernant le pas de temps en cours ---
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int modif; // = 0 rien de changé, =1 coincidence(s), =2 inversion(s), =3 coin et inver
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// liste des nouvelles contraintes de référence, qui sont apparu
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List_io <Tenseur1BH> sigma_barre_BH_R_t_a_tdt;
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int nb_coincidence; // nombre de coincidence durant le pas de temps
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List_io <double> fct_aide_t_a_tdt; // liste des valeurs de la fonction d'aide durant le pas
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// de temps
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List_io <bool> indic_coin; // liste d'indicateurs indiquant la suite des coincidences et
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// inversion, = true -> indique que c'est une coincidence, sinon inversion
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|
// --- fin informations de travail concernant le pas de temps en cours ---
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// --- informations de mémorisation discrète de 0 à t
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// le dernier élément rangé est en .begin() (c-a-d front())
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List_io <Tenseur1BH> sigma_barre_BH_R; // liste des contraintes de référence
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List_io <double> fct_aide; // liste des valeurs de la fonction d'aide
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// 5) --- tableau d'indicateur de la résolution, éventuellement vide
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// cela dépend de sortie_post
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// indicateurs_resolution(1) : nb d'incrément utilisé pour la résolution de l'équation linéarisée
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// (2) : nb total d'itération " " " " "
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// (3) : cas Runge Kutta: nb d'appel de la fonction
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// (4) : cas Runge Kutta: nb de step de calcul
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|
// (5) : cas Runge Kutta: erreur globale de la résolution
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Tableau <double> indicateurs_resolution,indicateurs_resolution_t;
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};
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SaveResul * New_et_Initialise()
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{ SaveResulHysteresis1D * pt = new SaveResulHysteresis1D();
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return pt;};
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// Lecture des donnees de la classe sur fichier
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void LectureDonneesParticulieres (UtilLecture * ,LesCourbes1D& lesCourbes1D,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD);
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// affichage de la loi
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void Affiche() const ;
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// test si la loi est complete
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// = 1 tout est ok, =0 loi incomplete
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int TestComplet();
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// calcul d'un module d'young équivalent à la loi, ceci pour un
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// chargement nul
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double Module_young_equivalent(Enum_dure temps,const Deformation & def ,SaveResul * saveResul);
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// récupération de la variation relative d'épaisseur calculée: h/h0
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// cette variation n'est utile que pour des lois en contraintes planes
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// - pour les lois 3D : retour d'un nombre très grand, indiquant que cette fonction est invalide
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|
// - pour les lois 2D def planes: retour de 0
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// les infos nécessaires à la récupération , sont stockées dans saveResul
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// qui est le conteneur spécifique au point où a été calculé la loi
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virtual double HsurH0(SaveResul * saveResul) const
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{ cout << "\n Hysteresis1D::HsurH0(.. , methode non implante pour l'instant ";
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Sortie(1);
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};
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// création d'une loi à l'identique et ramène un pointeur sur la loi créée
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Loi_comp_abstraite* Nouvelle_loi_identique() const { return (new Hysteresis1D(*this)); };
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//----- lecture écriture de restart -----
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// cas donne le niveau de la récupération
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// = 1 : on récupère tout
|
|
// = 2 : on récupère uniquement les données variables (supposées comme telles)
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|
void Lecture_base_info_loi(ifstream& ent,const int cas,LesReferences& lesRef,LesCourbes1D& lesCourbes1D
|
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,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD);
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// cas donne le niveau de sauvegarde
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// = 1 : on sauvegarde tout
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// = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
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void Ecriture_base_info_loi(ofstream& sort,const int cas);
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// affichage et definition interactive des commandes particulières à chaques lois
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void Info_commande_LoisDeComp(UtilLecture& lec);
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// récupération des grandeurs particulière (hors ddl )
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// correspondant à liTQ
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// absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière
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virtual void Grandeur_particuliere
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(bool absolue,List_io<TypeQuelconque>& ,Loi_comp_abstraite::SaveResul * ,list<int>& decal) const ;
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// récupération de la liste de tous les grandeurs particulières
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// ces grandeurs sont ajoutées à la liste passées en paramètres
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// absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière
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virtual void ListeGrandeurs_particulieres(bool absolue,List_io<TypeQuelconque>& ) const;
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protected :
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// donnees protegees
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// ---- paramètres matériaux ----
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double xnp; // paramètre de Prager
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Courbe1D* xnp_temperature; // courbe éventuelle d'évolution de xnp en fonction de la température
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// int cas_prager; // indique si xnp =2 (=1), ou est compris entre 2 et 3 (=2), ou est sup à 3 (=3)
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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; // paramètre de lame
|
|
Courbe1D* xmu_temperature; // courbe éventuelle d'évolution de xmu en fonction de la température
|
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// ---- paramètres de l'algorithme de Newton -----
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|
double tolerance_residu; // tolérance absolu
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double tolerance_residu_rel; // tolérance relative
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double maxi_delta_var_sig_sur_iter_pour_Newton; // le maxi de variation que l'on tolère d'une itération à l'autre
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|
double tolerance_coincidence; // tolérance sur la précision de la coincidence
|
|
int nb_boucle_maxi; // le maximum d'itération de plasticité permis
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|
int nb_sous_increment; // le maxi de sous incrément prévu
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|
int type_resolution_equa_constitutive; // linéarisation ou kutta par exemple
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int nb_maxInvCoinSurUnPas; // nombre maximum d'inversion ou de coïncidence sur un pas
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// ----- controle de la sortie des informations
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|
// -> maintenant définit dans LoiAbstraiteGeneral
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|
// int permet_affichage; // pour permettre un affichage spécifique dans les méthodes, pour les erreurs et warning
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|
int sortie_post; // permet d'accèder au nombre d'itération, d'incrément, de précision etc. des résolutions
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|
// = 0 par défaut,
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// = 1 : on stocke toutes les grandeurs et elles sont disponibles en sortie
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// variables de travail pour l'échange entre les différentes méthodes en internes
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|
Tenseur1BH sigma_t_barre_tdt; // sigma barre finale
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Tenseur1BH sigma_i_barre_BH; // sigma barre de début de calcul (à t au début)
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|
Tenseur1BH sigma_barre_BH_R; // sigma barre de Référence en cours
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|
Tenseur1BH delta_sigma_barre_BH_Rat; // deltat sigma barre de R a t
|
|
Tenseur1BH delta_sigma_barre_BH_Ratdt; // deltat sigma barre de R a tdt
|
|
Tenseur1BH delta_sigma_barre_tdt_BH; // delta sigma barre de t à tdt
|
|
Tenseur1BH residuBH;
|
|
Tenseur1BH delta_barre_epsBH; // delta_barre epsilon totale
|
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Tenseur1BH delta_barre_alpha_epsBH; // delta_barre epsilon intermediaire (avec alpha de 0 à 1)
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double wprime; // paramètre de masing
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Vecteur residu; // résidu de l'équation pour la résolution de l'équation constitutive
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Mat_pleine derResidu; // dérivé du résidu de l'équation pour la résolution de l'équation constitutive
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Algo_zero alg_zero; // algo pour la recherche de zero
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// ... partie relative à une résolution de l'avancement par une intégration de l'équation différentielle
|
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Algo_edp alg_edp;
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int cas_kutta; // indique le type de runge_kutta que l'on veut utiliser
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|
double erreurAbsolue,erreurRelative; // précision absolue et relative que l'on désire sur le calcul de sig_tdt
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int nbMaxiAppel; // nombre maxi d'appel de la fonction dérivée
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Vecteur sig_point; // vitesse de sig: version vecteur de sigma_point
|
|
Tenseur1BH sigma_pointBH; // idem mais en tenseur
|
|
Tenseur1BH sigma_tauBH; // valeur de sigma pour le temps tau
|
|
Vecteur sigma_tau; // valeur de sigma pour le temps tau, en vecteur
|
|
Tenseur1BH delta_sigma_barre_R_a_tauBH; // delta sigma de R à tau
|
|
Tenseur1BH betaphideltasigHB,deuxmudeltaepsHB; // pour le calcul de la dérivée
|
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|
// -- 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
|
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Tenseur1BH rdelta_sigma_barre_BH_Ratdt; // deltat sigma barre de R a tdt
|
|
Tenseur1BH rdelta_sigma_barre_tdt_BH; // delta sigma barre de t à tdt
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// --------------- méthodes internes ---------------:
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|
// affinage d'un point de coincidence
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|
// ramène true si le traitement est exactement terminé, sinon false, ce qui signifie qu'il
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|
// faut encore continuer à utiliser l'équation d'évolution
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|
// 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
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// principales
|
|
// iatens_princ et iafct_princ: pointeurs sur les listes principales
|
|
bool Coincidence(double& unSur_wprimeCarre,bool premiere_charge
|
|
,SaveResulHysteresis1D & save_resul,double& W_a
|
|
,List_io <Tenseur1BH>::iterator& iatens,List_io <double>::iterator& iafct
|
|
,bool& pt_sur_principal,List_io <Tenseur1BH>::iterator& iatens_princ
|
|
,List_io <double>::iterator& iafct_princ,double& delta_W_a);
|
|
|
|
|
|
// --------------- codage des METHODES VIRTUELLES protegees ---------------:
|
|
// calcul des contraintes a t+dt
|
|
// 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 <TenseurBB *>& 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 <BaseB> & d_giB_tdt,BaseH& giH_tdt,Tableau <BaseH> & d_giH_tdt
|
|
,TenseurBB & epsBB_tdt,Tableau <TenseurBB *>& d_epsBB
|
|
,TenseurBB & delta_epsBB,TenseurBB & gijBB_tdt,TenseurHH & gijHH_tdt
|
|
,Tableau <TenseurBB *>& d_gijBB_tdt
|
|
,Tableau <TenseurHH *>& d_gijHH_tdt,double& jacobien_0,double& jacobien
|
|
,Vecteur& d_jacobien_tdt,TenseurHH& sigHH,Tableau <TenseurHH *>& d_sigHH
|
|
,EnergieMeca & energ,const EnergieMeca & energ_t,double& module_compressibilite,double& module_cisaillement
|
|
,const Met_abstraite::Impli& ex);
|
|
|
|
|
|
|
|
// 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<Ddl_etendu>* exclure_dd_etend
|
|
,const List_io<const TypeQuelconque *>* exclure_Q
|
|
) {};
|
|
|
|
// initialisation éventuelle des variables thermo-dépendantes
|
|
void Init_thermo_dependance();
|
|
// méthode permettant le calcul de sigma à tdt par différente méthodes: linéarisation
|
|
// ou kutta
|
|
void CalculContrainte_tdt(Tableau<double>& indicateurs_resolution);
|
|
// calcul de l'avancement temporel sur 1 pas,
|
|
// utilisé par les 3 programmes principaux:
|
|
// Calcul_SigmaHH, Calcul_DsigmaHH_tdt, Calcul_dsigma_deps,
|
|
void Avancement_temporel(const Tenseur1BB & delta_epsBB,const Tenseur1HH & gijHH
|
|
,SaveResulHysteresis1D & save_resul
|
|
,Tenseur1HH & sigHH);
|
|
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
|
|
TenseurQ1geneBHBH& Dsig_depsilon(TenseurQ1geneBHBH& dsig_deps);
|
|
// calcul de l'expression permettant d'obtenir la dérivée temporelle de la contrainte
|
|
// 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& Sigma_point(const double & tau, const Vecteur & sigma_tau,Vecteur& sig_point,int & erreur);
|
|
// vérification de l'intégrité du sigma calculé
|
|
// 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
|
|
void Verif_integrite_Sigma(const double & tau, const Vecteur & sigma_tau,int & erreur);
|
|
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};
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/// @} // end of group
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#endif
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