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Herezh_dev/Elements/Geometrie/Frontiere/Ligne/FrontSegCub.cc
Gérard Rio 0460624e94 mise à jour 7.010
2023-05-03 17:23:49 +02:00

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C++
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// 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) <https://www.irdl.fr/>.
//
// 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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// 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.
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// 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 <https://www.gnu.org/licenses/>.
//
// For more information, please consult: <https://herezh.irdl.fr/>.
#include "FrontSegCub.h"
#include "Base.h"
#include "MathUtil.h"
#include "FrontPointF.h"
#include "MetAxisymetrique2D.h"
#include "Met_biellette.h"
#include "Util.h"
//----------------------------------------------------------------
// def des donnees commune a tous les elements
//----------------------------------------------------------------
// 3 points d'integration et 4 noeuds
GeomSeg FrontSegCub::segment(3,4);
Met_abstraite * FrontSegCub::met = NULL;
Vecteur FrontSegCub::phi(4);
Mat_pleine FrontSegCub::dphi(1,4);
BaseB FrontSegCub::giB;
BaseH FrontSegCub::giH;
// CONSTRUCTEURS :
FrontSegCub::FrontSegCub () : // par defaut
ElFrontiere()
{ cout << "\n erreur, ce constructeur ne doit pas etre utilise "
<< "\nFrontSegCub::FrontSegCub ()" << endl;
Sortie(1);
};
// fonction du tableau des noeuds sommets
FrontSegCub::FrontSegCub ( const Tableau <Noeud *>& tab, const DdlElement& ddlElem) :
ElFrontiere(tab,ddlElem,4),
refP(tab(1)->Dimension()),droite (tab(1)->Dimension()),theta(1),theta_repere(1)
,d_T()
{ // au premier appel on construit la metrique associee
if ( met == NULL)
DefMetrique();
// définition de d_T
int nb_ddl = 4 * tab(1)->Coord0().Dimension();
d_T.Change_taille(nb_ddl);
};
// de copie
FrontSegCub::FrontSegCub( const FrontSegCub& a) :
ElFrontiere(a),refP(a.refP),droite(a.droite),theta(a.theta),theta_repere(a.theta_repere)
,d_T(a.d_T)
{};
// DESTRUCTEUR :
FrontSegCub::~FrontSegCub ()
{};
// surcharge de l'affectation
ElFrontiere& FrontSegCub::operator = ( const ElFrontiere& a)
{ if (this->TypeFrontiere() == a.TypeFrontiere())
{ this->ElFrontiere::operator=(a);
const FrontSegCub* b = (const FrontSegCub*) &a;
refP = Ref(); droite = b->DR(); theta = b->Theta();
theta_repere = b->theta_repere;
d_T=b->d_T;
return *this;
}
else
{ cout << "\n erreur d\'affectation, le deux membres non pas le meme type ";
cout << "\n FrontSegCub& ElFrontiere::operator = (ElFrontiere& a) " << endl;
Sortie (1);
return *this;
}
};
// retourne le type de l'element frontiere
string FrontSegCub::TypeFrontiere() const
{ return string("FrontSegCub");};
// creation d'un nouvelle element frontiere du type FrontSegCub
ElFrontiere * FrontSegCub::NevezElemFront() const
{ ElFrontiere * pt;
pt = new FrontSegCub(*this);
return pt;
};
// creation d'un nouvelle element frontiere du type FrontSegCub
// avec des donnees differentes
ElFrontiere * FrontSegCub::NevezElemFront
( const Tableau <Noeud *>& tab, const DdlElement& ddlElem ) const
{ ElFrontiere * pt;
pt = new FrontSegCub(tab,ddlElem);
return pt;
};
// ramene et calcul les coordonnees du point de reference de l'element
Coordonnee FrontSegCub::Ref()
{ // le point de ref en coordonnees locale
Coordonnee A0(0.);
// appel de la routine de metrique, 4 noeuds
if (tabNoeud(1)->ExisteCoord2())
{refP = met->PointM_tdt(tabNoeud,segment.Phi_point(A0));}
else if (tabNoeud(1)->ExisteCoord1())
{refP = met->PointM_t(tabNoeud,segment.Phi_point(A0));}
else
{refP = met->PointM_0(tabNoeud,segment.Phi_point(A0));};
return refP;
};
// ramene une droite tangente au point de reference
// si indic = 1 -> une droite
// ces infos sont stocke et sauvegardees dans l'element
void FrontSegCub::TangentRef(Droite& dr, Plan& , int& indic)
{ indic = 1;
// le point de ref en coordonnees locale
Coordonnee A0(0.);
BaseB giB;
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(A0),segment.Phi_point(A0),giB,giH);
droite.Change_ptref(Ref());
droite.Change_vect(giB(1).Coor());
theta(1) = 0.;theta_repere=theta;
dr = droite;
};
// M est un point de la derniere droite tangente sauvegarde dans l'element
// - calcul du point M1 correspondant sur la courbe , M1 est stocke
// _ calcul et retour de la droite tangente au point M1
// si indic = 1 -> une droite
// ces infos sont stocke et sauvegardees dans l'element
void FrontSegCub::Tangent(const Coordonnee& M,Coordonnee& M1, Droite& dr, Plan& , int& indic)
{ // récup des bases au point courant projeté
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),segment.Phi_point(theta_repere),giB,giH);
// on incremente la coordonnee curviligne
Coordonnee M1M = M - droite.PointDroite();
theta(1) += M1M * giH.Coordo(1);
// dans le cas où le point est externe à l'élément, on limite le repère de calcul au point externe
// de l'élément dans la direction de theta
if (!(segment.Interieur(theta)))
// calcul d'un point extreme de l'élément dans le sens de M
{ theta_repere = segment.Maxi_Coor_dans_directionGM(theta);
// on recalcule le repère local
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point limite dans l'élément
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
// on recalcule les coodonnées locales
theta(1) += M1M * giH.Coordo(1);
}
else
// sinon le point est correcte, on peut y calculer le nouveau repère
{ theta_repere = theta;
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
};
// calcul du point correspondant au theta_i
Coordonnee delta_theta = theta - theta_repere;
M1 = met->PointM_tdt(tabNoeud,phi) + delta_theta(1) * giB.Coordo(1);
droite.Change_ptref(M1);
droite.Change_vect(giB(1).Coor());
// retour
dr = droite;
indic = 1;
};
// ramene une autre droite tangente genere de maniere pseudo aleatoire
// si indic = 1 -> une droite,
// ces infos sont stocke et sauvegardees dans l'element
void FrontSegCub::AutreTangent(Droite& dr, Plan& , int& indic)
{ // on genere un nombre entre -1 et 1
nrand++; // pour avoir un nombre different
srand(nrand);
theta(1) = -1. + 2.*((double) rand())/RAND_MAX;
// dans le cas où le point est externe à l'élément, on limite le repère de calcul au point externe
// de l'élément dans la direction de theta
if (!(segment.Interieur(theta)))
// calcul d'un point extreme de l'élément dans le sens de M
{ theta_repere = segment.Maxi_Coor_dans_directionGM(theta);
// on recalcule le repère local
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point limite dans l'élément
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
}
else
// sinon le point est correcte, on peut y calculer le nouveau repère
{ theta_repere = theta;
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
};
// calcul du point correspondant au theta_i
Coordonnee delta_theta = theta - theta_repere;
Coordonnee M1 = met->PointM_tdt(tabNoeud,phi) + delta_theta(1) * giB.Coordo(1);
droite.Change_ptref(M1);
droite.Change_vect(giB(1).Coor());
// retour
dr = droite;
indic = 1;
};
// ramene true si le dernier point M1 est dans l'element sinon false
// le calcul est fait à eps relatif près
bool FrontSegCub::InSurf(const double& eps) const
{
if (Dabs(theta(1)) <= 1.+eps)
return true;
else
return false;
};
// actualise et ramene le dernier plan tangent (ou droite tangente) calcule
// si indic = 1 -> une droite, =2 -> un plan
// ramène éventuellement la variation du vecteur normale pour un plan en 3D ou une ligne en 2D
// dans le cas d'une ligne en 3D ramène la variation du vecteur tangent: si var_normale = true, sinon ramène NULL
Tableau <Coordonnee >* FrontSegCub::DernierTangent(Droite& dr, Plan& , int& indic,bool avec_var)
{
// dans le cas où le point est externe à l'élément, on limite le repère de calcul au point externe
// de l'élément dans la direction de theta
if (!(segment.Interieur(theta)))
// calcul d'un point extreme de l'élément dans le sens de M
{ theta_repere = segment.Maxi_Coor_dans_directionGM(theta);
// on recalcule le repère local
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point limite dans l'élément
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
}
else
// sinon le point est correcte, on peut y calculer le nouveau repère
{ theta_repere = theta;
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
};
// calcul du point correspondant au theta_i
Coordonnee delta_theta = theta - theta_repere;
Coordonnee M1 = met->PointM_tdt(tabNoeud,phi) + delta_theta(1) * giB.Coordo(1);
droite.Change_ptref(M1);
droite.Change_vect(giB(1).Coor());
// prépa retour
dr = droite;
indic = 1;
// dans le cas où l'on veut la variation du vecteur normal
Tableau <Coordonnee >* pt_varT = NULL; // par défaut
if (avec_var)
{ // calcul de la variation des vecteurs de base: donc ici d'un seul vecteur
const Tableau <BaseB>& d_giB_tdt = met->d_BaseNat_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi);
// calcul de la variation de la tangente normée
Util::VarUnVect_coorBN( giB(1),d_giB_tdt,giB(1).Coor().Norme(),d_T);
if (ParaGlob::Dimension() == 2)
{ // dans le cas 2D on peut calculer la normale, on le fait donc
int taille = d_T.Taille();
for (int i=1;i<=taille;i++)
{ Coordonnee& dT = d_T(i); // par simplicité
double inter = dT(1);
dT(1) = -dT(2);
dT(2) = inter;
};
};
pt_varT = &d_T;
};
// retour
return pt_varT;
};
// calcul les fonctions d'interpolation au dernier point de projection sauvegarde
const Vecteur& FrontSegCub::Phi()
{ return segment.Phi_point(theta);};
// test si la position d'un point est du bon cote ( c-a-d hors matiere) ou non
// si le point est sur la surface, ramène false
// ramene true si hors matiere, sinon false
// le test sur a est executer uniquement dans les cas suivants :
// dimension 3D et frontiere 2D
// dimension 3D axi et frontière 1D
// dimension 2D et frontiere 1D
// ->>> dimension 3D et frontiere 1D, pas de verif
// ->>> autre cas ne doivent pas arriver normalement !!
// retour de r = distance du point à la surface, ligne
bool FrontSegCub::BonCote_t( const Coordonnee& a,double& r) const // cas ou on utilise la frontiere a t
{ if ((refP.Dimension() == 2)|| (ParaGlob::AxiSymetrie()))
{// def des infos de la droite tangente a t en theta
// devrait également marcher pour l'axisymétrie en 3D
int dim = ParaGlob::Dimension();
phi = segment.Phi_point(theta_repere); // fonctions d'interpolation au point
// calcul des bases et du plan tangent et de giH
met->BaseND_tdt(tabNoeud,segment.Dphi_point(theta_repere),phi,giB,giH);
// def des infos du plan tangent a t en theta
Coordonnee delta_theta = theta - theta_repere;
Coordonnee M1 = met->PointM_t(tabNoeud,phi) + delta_theta(1) * giB.Coordo(1);
// calcul d'un vecteur proportionnel à la normale bien oriente: c-a-d vers l'extérieur du solide
Vecteur Nor(dim); Nor(1) = giB(1)(2);Nor(2) = - giB(1)(1);
r = (M1 - a).Vect() * Nor ;
if (r < 0.)
{return true;}
else // le cas = 0 signifie que le point etait deja sur la facette donc pas hors matière
{return false;};
}
else // cas du 3D , la normale ne veut rien dire
return true;
};
bool FrontSegCub::BonCote_tdt( const Coordonnee& a,double& r) const // cas ou on utilise la frontiere a tdt
{ if ((refP.Dimension() == 2)|| (ParaGlob::AxiSymetrie()))
// on regarde si a est du bon cote de la frontiere
{ // calcul d'un vecteur proportionnel à la normale bien oriente: c-a-d vers l'extérieur du solide
// devrait également marcher pour l'axisymétrie en 3D
int dim = ParaGlob::Dimension();
Vecteur Nor(dim); Nor(1) = droite.VecDroite()(2);Nor(2) = - droite.VecDroite()(1);
r = (droite.PointDroite() - a).Vect() * Nor ;
if (r < 0.)
{return true;}
else // le cas = 0 signifie que le point etait deja sur la facette donc pas hors matière
{return false;};
}
else // cas du 3D , la normale ne veut rien dire
return true;
};
// affichage des infos de l'elements
void FrontSegCub::Affiche(Enum_dure temp) const
{ cout << "\n element frontiere de type FrontSegCub , de noeuds sommets : ";
int nbn = 4;
switch (temp)
{case TEMPS_tdt: for (int i =1;i<=nbn;i++)
cout <<" noe: " << tabNoeud(i)->Num_noeud() << " "
<< tabNoeud(i)->Coord2() << ", " ; break;
case TEMPS_t : for (int i =1;i<=nbn;i++)
cout <<" noe: " << tabNoeud(i)->Num_noeud() << " "
<< tabNoeud(i)->Coord1() << ", " ; break;
case TEMPS_0 : for (int i =1;i<=nbn;i++)
cout <<" noe: " << tabNoeud(i)->Num_noeud() << " "
<< tabNoeud(i)->Coord0() << ", " ; break;
default: break;
};
};
// creation et ramene des pointeurs sur les frontieres de l'element frontiere
// au premier appel il y a construction, ensuite on ne fait que ramener le tableau
// à moins qu'il soit effacé
Tableau <ElFrontiere*>& FrontSegCub::Frontiere()
{if (tabfront.Taille() == 0)
{tabfront.Change_taille(4);
Tableau <Noeud *> tab(1); tab(1) = tabNoeud(1);
DdlElement ddlE(1);
ddlE.Change_un_ddlNoeudElement(1,ddlElem(1));
// ddlE(1) = ddlElem(1);
tabfront(1) = new FrontPointF(tab,ddlE);
tab(1) = tabNoeud(2);
ddlE.Change_un_ddlNoeudElement(1,ddlElem(2));
// ddlE(1) = ddlElem(2);
tabfront(2) = new FrontPointF(tab,ddlE);
tab(1) = tabNoeud(3);
ddlE.Change_un_ddlNoeudElement(1,ddlElem(3));
// ddlE(1) = ddlElem(3);
tabfront(3) = new FrontPointF(tab,ddlE);
tab(1) = tabNoeud(4);
ddlE.Change_un_ddlNoeudElement(1,ddlElem(4));
// ddlE(1) = ddlElem(4);
tabfront(4) = new FrontPointF(tab,ddlE);
}
return tabfront;
};
// cas d'un élément frontière ligne:
// ramène, une longueur approximative de l'élément (toujours > 0) : calculée à l'aide
// de la ligne représentée par une suite de segments rejoignants les noeuds
// ramène une valeur nulle, s'il n'y a pas de ligne
double FrontSegCub::LongueurApprox()
{ double longueur = 0.;
if (tabNoeud(1)->ExisteCoord2())
{longueur = (tabNoeud(1)->Coord2() - tabNoeud(2)->Coord2()).Norme()
+ (tabNoeud(2)->Coord2() - tabNoeud(3)->Coord2()).Norme()
+ (tabNoeud(3)->Coord2() - tabNoeud(4)->Coord2()).Norme();
}
else if(tabNoeud(1)->ExisteCoord1())
{longueur = (tabNoeud(1)->Coord1() - tabNoeud(2)->Coord1()).Norme()
+ (tabNoeud(2)->Coord1() - tabNoeud(3)->Coord1()).Norme()
+ (tabNoeud(3)->Coord1() - tabNoeud(4)->Coord1()).Norme();
}
else
{longueur = (tabNoeud(1)->Coord0() - tabNoeud(2)->Coord0()).Norme()
+ (tabNoeud(2)->Coord0() - tabNoeud(3)->Coord0()).Norme()
+ (tabNoeud(3)->Coord0() - tabNoeud(4)->Coord0()).Norme();
}
return longueur;
};
//----- lecture écriture de restart -----
// ceci concerne uniquement les informations spécifiques
void FrontSegCub::Lecture_base_info_ElFrontiere_pour_projection(ifstream& ent)
{ string toto;
ent >> toto >> toto >> droite >> toto >> theta;
};
void FrontSegCub::Ecriture_base_info_ElFrontiere_pour_projection(ofstream& sort)
{ sort << " FrontSC " ;
sort << " dr_tg " << droite << " theta " << theta ;
};
//----------- METHODES PROTEGEES : ------------------------------------
// definition de la metrique
void FrontSegCub::DefMetrique()
{ // dimension d'un des noeuds
int dim_base = ((*tabNoeud(1)).Coord0()).Dimension();
// def des variables dont on se servira
Tableau<Enum_variable_metrique> tab(17);
tab(1) = iM0; tab(2) = iMt; tab(3) = iMtdt ;
tab(4)=igiB_0;tab(5)=igiB_t;tab(6)=igiB_tdt;
tab(7)=igiH_0;tab(8)=igiH_t;tab(9)=igiH_tdt ;
tab(10)=igijBB_0;tab(11)=igijBB_t;tab(12)=igijBB_tdt;
tab(13)=igijHH_0;tab(14)=igijHH_t;tab(15)=igijHH_tdt ;
tab(16) = igradVBB_tdt;tab(17) = id_giB_tdt;
// la définition de la métrique dépend du type d'espace
if (ParaGlob::AxiSymetrie())
{// cas d'un espace de travail axisymétrique
met = new MetAxisymetrique2D(dim_base,ddlElem,tab,4);
}
else
{met = new Met_biellette(dim_base,ddlElem,tab,4);};
};
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