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Herezh_dev/herezh_pp/Elements/Mecanique/Triangle/TriaMemb.h

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C++
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Raw Blame History

// FICHIER : TriaMemb.h
// CLASSE : TriaMemb
// 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) 1997-2021 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 <https://www.gnu.org/licenses/>.
//
// For more information, please consult: <https://herezh.irdl.fr/>.
/************************************************************************
* *
* DATE: 15/01/97 *
* $ *
* AUTEUR: G RIO (mailto:gerardrio56@free.fr) *
* $ *
* PROJET: Herezh++ *
* $ *
************************************************************************
* La classe TriaMemb permet de declarer des elements triangulaire membranne et de realiser
* le calcul du residu local et de la raideur locale pour une loi de comportement
* donnee. La dimension de l'espace pour un tel element est 2
*
* l'interpolation le nombre de point d'integration sont definit dans les classes derivees
*
* l'element est virtuel
* $ *
* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * *
* VERIFICATION: *
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* ! date ! auteur ! but ! *
* ------------------------------------------------------------ *
* ! ! ! ! *
* *
* $ *
* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' *
* MODIFICATIONS:
* *
* ! date ! auteur ! but ! *
* ------------------------------------------------------------ *
* *
* $ *
* *
************************************************************************/
// -----------classe pour un calcul de mecanique---------
// La classe TriaMemb permet de declarer des elements triangulaire membranne et de realiser
// le calcul du residu local et de la raideur locale pour une loi de comportement
// donnee. La dimension de l'espace pour un tel element est 2
//
// l'interpolation le nombre de point d'integration sont definit dans les classes derivees
//
// l'element est virtuel
#ifndef TRIAMEMB_H
#define TRIAMEMB_H
#include "ParaGlob.h"
#include "ElemMeca.h"
#include "Met_abstraite.h"
#include "GeomTriangle.h"
#include "GeomSeg.h"
#include "Noeud.h"
#include "UtilLecture.h"
#include "Tenseur.h"
#include "NevezTenseur.h"
#include "Deformation.h"
#include "Epai.h"
/// @addtogroup groupe_des_elements_finis
/// @{
///
class TriaMemb : public ElemMeca
{
public :
// CONSTRUCTEURS :
// Constructeur par defaut
TriaMemb ();
// Constructeur fonction d'un numero
// d'identification , d'identificateur d'interpolation et de geometrie
//et éventuellement un string d'information annexe
TriaMemb (int num_mail,int num_id,Enum_interpol id_interp_elt,Enum_geom id_geom_elt,string info="");
// Constructeur fonction d'un numero de maillage et d'identification,
// du tableau de connexite des noeuds, d'identificateur d'interpolation et de geometrie
// et éventuellement un string d'information annexe
TriaMemb (int num_mail,int num_id,Enum_interpol id_interp_elt,Enum_geom id_geom_elt,
const Tableau<Noeud *>& tab,string info="") ;
// Constructeur de copie
TriaMemb (const TriaMemb& tria);
// DESTRUCTEUR :
~TriaMemb ();
// Surcharge de l'operateur = : realise l'egalite entre deux instances de TriaMemb
TriaMemb& operator= (const TriaMemb& tria);
// METHODES :
// 1) derivant des virtuelles pures
// Lecture des donnees de la classe sur fichier
void LectureDonneesParticulieres (UtilLecture *,Tableau<Noeud *> * );
// 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<Noeud *> * tabMaillageNoeud)
{ return Element::Info_com_El(nombre->nbne,entreePrinc,ordre,tabMaillageNoeud);};
// ramene l'element geometrique
ElemGeomC0& ElementGeometrique() const { return unefois->doCoMemb->tria;};
// ramene l'element geometrique en constant
const ElemGeomC0& ElementGeometrique_const() const { return unefois->doCoMemb->tria;};
// 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 <Coordonnee> & t_co);
// -- connaissances particulières sur l'élément
// ramène l'épaisseur de l'élément
// =0. si la notion d'épaisseurs ne veut rien dire pour l'élément
virtual double Epaisseurs(Enum_dure enu , const Coordonnee& );
// ramène l'épaisseur moyenne de l'élément (indépendante du point)
// =0. si la notion d'épaisseurs ne veut rien dire pour l'élément
virtual double EpaisseurMoyenne(Enum_dure enu ) {return H_moy(enu);};
// retourne la liste des données particulières actuellement utilisés
// par l'élément (actif ou non), sont exclu de cette liste les données particulières des noeuds
// reliés à l'élément
// absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière
List_io <TypeQuelconque> Les_types_particuliers_internes(bool absolue) const;
// récupération de grandeurs particulières au numéro d'ordre = iteg
// celles-ci peuvent être quelconques
// en retour liTQ est modifié et contiend les infos sur les grandeurs particulières
// absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière
void Grandeur_particuliere (bool absolue,List_io<TypeQuelconque>& liTQ,int iteg);
// 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)
{ if (unefois->CalResPrem_t == 1)
ElemMeca::LectureDesContraintes (false,entreePrinc,lesPtMecaInt.TabSigHH_t());
else
{ ElemMeca::LectureDesContraintes (true,entreePrinc,lesPtMecaInt.TabSigHH_t());
unefois->CalResPrem_t = 1;
};
};
// retour des contraintes en absolu retour true si elle existe sinon false
bool ContraintesAbsolues(Tableau <Vecteur>& tabSig)
{ if (unefois->CalResPrem_t == 1)
ElemMeca::ContraintesEnAbsolues(false,lesPtMecaInt.TabSigHH_t(),tabSig);
else
{ ElemMeca::ContraintesEnAbsolues(true,lesPtMecaInt.TabSigHH_t(),tabSig);
unefois->CalResPrem_t = 1;
};
return true;
};
// 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
// ici il s'agit de l'epaisseurs
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) ;
// ramene l'epaisseur au point d'intégration ni
// dans le cas où l'élément n'est pas totalement construit -> retour 0.
inline double H(int ni, Enum_dure enu = TEMPS_tdt )
{if (donnee_specif.epais.Taille())
{switch (enu)
{ case TEMPS_0: return donnee_specif.epais(ni).epaisseur0; break;
case TEMPS_t: return donnee_specif.epais(ni).epaisseur_t; break;
case TEMPS_tdt: return donnee_specif.epais(ni).epaisseur_tdt; break;
};
}
else
return 0.; // cas épaisseur pas définit
};
// ramene l'epaisseur moyenne de tous les pti
// dans le cas où l'élément n'est pas totalement construit -> retour 0.
inline double H_moy(Enum_dure enu)
{double retour=0.;
int nb_epais_actuel = donnee_specif.epais.Taille();
for (int i=1; i<= nb_epais_actuel;i++)
{switch (enu)
{ case TEMPS_0: retour += donnee_specif.epais(i).epaisseur0; break;
case TEMPS_t: retour += donnee_specif.epais(i).epaisseur_t; break;
case TEMPS_tdt: retour += donnee_specif.epais(i).epaisseur_tdt; break;
default: cout << "\n erreur dans le calcul de l'epaisseur moyenne "
<< "\n H_moy(...";
Sortie(1);
};
};
return retour/nombre->nbi; // retour de la moyenne
};
// ramene vrai si la surface numéro ns existe pour l'élément
// dans le cas des éléments triangulaires il ne peut y avoir qu'une
// seule surface
bool SurfExiste(int ns) const
{ if ((ns==1)&&(ParaGlob::Dimension() >= 2)) return true; else return false;};
// ramene vrai si l'arête numéro na existe pour l'élément
bool AreteExiste(int na) const
{if ((na <= 3) || (na>= 1)) return true; else return false;};
// retourne les tableaux de ddl associés aux noeuds, gere par l'element
// ce tableau et specifique a l'element
const DdlElement & TableauDdl() const
{ return unefois->doCoMemb->tab_ddl; };
// 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 TriaMemb::CalculResidu(false,pa);};
// Calcul du residu local a tdt
// pour le schema explicit par exemple
Vecteur* CalculResidu_tdt (const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::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 temps)
{ return ElemMeca::Interne_Long_arrete_mini_sur_c(temps);};
//------- 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();
// ------- affichage ou récupération d'informations --------------
// 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 temps,Enum_ddl enu, const Coordonnee& M)
{ return PtLePlusPres(temps,enu,M);};
// 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)
{ return CoordPtInt(temps,enu,iteg,erreur);};
// récupération des valeurs au numéro d'ordre = iteg pour
// les grandeur enu
Tableau <double> Valeur_a_diff_temps(bool absolue,Enum_dure enu_t,const List_io<Ddl_enum_etendu>& 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
void ValTensorielle_a_diff_temps(bool absolue,Enum_dure enu_t,List_io<TypeQuelconque>& enu,int iteg);
//============= 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<Noeud *> * 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) ;
// 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
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);
// mise à jour de la boite d'encombrement de l'élément, suivant les axes I_a globales
// en retour coordonnées du point mini dans retour.Premier() et du point maxi dans .Second()
// la méthode est différente de la méthode générale car il faut prendre en compte l'épaisseur de l'élément
virtual const DeuxCoordonnees& Boite_encombre_element(Enum_dure temps);
// calcul des seconds membres suivant les chargements
// cas d'un chargement volumique,
// force indique la force volumique appliquée
// retourne le second membre résultant
// ici on l'épaisseur de l'élément pour constituer le volume
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_volumique_E_t
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,const ParaAlgoControle & pa,bool sur_volume_finale_)
{ return TriaMemb::SM_charge_volumique_E(force,pt_fonct,false,pa,sur_volume_finale_);} ;
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_volumique_E_tdt
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,const ParaAlgoControle & pa,bool sur_volume_finale_)
{ return TriaMemb::SM_charge_volumique_E(force,pt_fonct,true,pa,sur_volume_finale_);} ;
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_volumique_I
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,const ParaAlgoControle & pa,bool sur_volume_finale_) ;
// cas d'un chargement surfacique, sur les frontières des éléments
// force indique la force surfacique appliquée
// numface indique le numéro de la face chargée
// retourne le second membre résultant
// -> version explicite à t
Vecteur SM_charge_surfacique_E_t(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_surfacique_E(force,pt_fonct,numFace,false,pa);} ;
// -> version explicite à tdt
Vecteur SM_charge_surfacique_E_tdt(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_surfacique_E(force,pt_fonct,numFace,true,pa);} ;
// -> implicite,
// pa : permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_surfacique_I
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa) ;
// cas d'un chargement lineique, sur les aretes frontières des éléments
// force indique la force lineique appliquée
// numarete indique le numéro de l'arete chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_lineique_E_t(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_lineique_E(force,pt_fonct,numArete,false,pa);} ;
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_lineique_E_tdt(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_lineique_E(force,pt_fonct,numArete,true,pa);} ;
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_lineique_I(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,const ParaAlgoControle & pa) ;
// cas d'un chargement lineique suiveuse, sur les aretes frontières des éléments 2D (uniquement)
// force indique la force lineique appliquée
// numarete indique le numéro de l'arete chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_lineique_Suiv_E_t(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_lineique_Suiv_E(force,pt_fonct,numArete,false,pa);} ;
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_lineique_Suiv_E_tdt(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_lineique_Suiv_E(force,pt_fonct,numArete,true,pa);} ;
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_lineique_Suiv_I(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,const ParaAlgoControle & pa) ;
// cas d'un chargement de type pression, sur les frontières des éléments
// pression indique la pression appliquée
// numface indique le numéro de la face chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_pression_E_t(double pression,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_pression_E(pression,pt_fonct,numFace,false,pa);};
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_pression_E_tdt(double pression,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_pression_E(pression,pt_fonct,numFace,true,pa);};
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_pression_I(double pression,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa) ;
// cas d'un chargement de type pression unidirectionnelle, sur les frontières des éléments
// presUniDir indique le vecteur appliquée
// numface indique le numéro de la face chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_presUniDir_E_t(const Coordonnee& presUniDir,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_presUniDir_E(presUniDir,pt_fonct,numFace,false,pa);} ;
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_presUniDir_E_tdt(const Coordonnee& presUniDir,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa)
{ return TriaMemb::SM_charge_presUniDir_E(presUniDir,pt_fonct,numFace,true,pa);} ;
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_presUniDir_I(const Coordonnee& presUniDir,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,const ParaAlgoControle & pa);
// cas d'un chargement surfacique hydrostatique,
// poidvol: indique le poids volumique du liquide
// M_liquide : un point de la surface libre
// dir_normal_liquide : direction normale à la surface libre
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_hydrostatique_E_t(const Coordonnee& dir_normal_liquide,const double& poidvol
,int numFace,const Coordonnee& M_liquide
,const ParaAlgoControle & pa
,bool sans_limitation)
{ return TriaMemb::SM_charge_hydrostatique_E(dir_normal_liquide,poidvol,numFace,M_liquide,false,pa,sans_limitation);};
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_hydrostatique_E_tdt(const Coordonnee& dir_normal_liquide,const double& poidvol
,int numFace,const Coordonnee& M_liquide
,const ParaAlgoControle & pa
,bool sans_limitation)
{ return TriaMemb::SM_charge_hydrostatique_E(dir_normal_liquide,poidvol,numFace,M_liquide,true,pa,sans_limitation);};
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_hydrostatique_I(const Coordonnee& dir_normal_liquide,const double& poidvol
,int numFace,const Coordonnee& M_liquide
,const ParaAlgoControle & pa
,bool sans_limitation) ;
// cas d'un chargement surfacique hydro-dynamique,
// Il y a trois forces: une suivant la direction de la vitesse: de type traînée aerodynamique
// Fn = poids_volu * fn(V) * S * (normale*u) * u, u étant le vecteur directeur de V (donc unitaire)
// une suivant la direction normale à la vitesse de type portance
// Ft = poids_volu * ft(V) * S * (normale*u) * w, w unitaire, normal à V, et dans le plan n et V
// une suivant la vitesse tangente de type frottement visqueux
// T = to(Vt) * S * ut, Vt étant la vitesse tangentielle et ut étant le vecteur directeur de Vt
// coef_mul: est un coefficient multiplicateur global (de tout)
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_hydrodynamique_E_t( Courbe1D* frot_fluid,const double& poidvol
, Courbe1D* coef_aero_n,int numFace,const double& coef_mul
, Courbe1D* coef_aero_t
,const ParaAlgoControle & pa)
{return SM_charge_hydrodynamique_E(frot_fluid,poidvol,coef_aero_n,numFace,coef_mul,coef_aero_t,false,pa);};
// -> explicite à tdt
Vecteur SM_charge_hydrodynamique_E_tdt( Courbe1D* frot_fluid,const double& poidvol
, Courbe1D* coef_aero_n,int numFace,const double& coef_mul
, Courbe1D* coef_aero_t
,const ParaAlgoControle & pa)
{return SM_charge_hydrodynamique_E(frot_fluid,poidvol,coef_aero_n,numFace,coef_mul,coef_aero_t,true,pa);};
// -> implicite,
// pa: permet de déterminer si oui ou non on calcul la contribution à la raideur
// retourne le second membre et la matrice de raideur correspondant
ResRaid SMR_charge_hydrodynamique_I( Courbe1D* frot_fluid,const double& poidvol
, Courbe1D* coef_aero_n,int numFace,const double& coef_mul
, Courbe1D* coef_aero_t
,const ParaAlgoControle & pa) ;
// ========= 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 <ElFrontiere*> 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 uniquement 1 possible
// ElFrontiere* const Frontiere_surfacique(int num,bool force = false);
// 3) methodes propres a l'element
// ajout du tableau specific de ddl des noeuds
// la procedure met a jour les ddl(relatif a l'element, c-a-d Xi)
// des noeuds constituants l'element
void ConstTabDdl();
// -------------- definition de la classe conteneur de donnees communes ------------
class DonnComTria
{ public :
DonnComTria (GeomTriangle& tri,DdlElement& tab,DdlElement& tabErr,DdlElement& tab_Err1Sig,
Met_abstraite& met_gene, Tableau <Vecteur * > & resEr,Mat_pleine& raidEr,
GeomTriangle& triEr,GeomTriangle& triS,
GeomSeg& segmS,Vecteur& residu_int,Mat_pleine& raideur_int,
Tableau <Vecteur* > & residus_extN,Tableau <Mat_pleine* >& raideurs_extN,
Tableau <Vecteur* > & residus_extA,Tableau <Mat_pleine* >& raideurs_extA,
Tableau <Vecteur* >& residus_extS,Tableau <Mat_pleine* >& raideurs_extS,
Mat_pleine& mat_masse,GeomTriangle& triMas,int nbi,GeomTriangle* triHourg,
Mat_pleine* trimatD,Vecteur* triresD
) ;
DonnComTria(DonnComTria& a) ;
~DonnComTria();
// variables
GeomTriangle tria; // contiend les fonctions d'interpolation et
// les derivees pour le calcul d'équilibre en déplacement
DdlElement tab_ddl; // tableau des degres
//de liberte des noeuds de l'element commun a tous les
// elements. Il s'agit des ddl primaires pour le problème de mécanique
Met_abstraite met_triaMemb;
Mat_pleine matGeom ; // matrice géométrique
Mat_pleine matInit ; // matrice initiale
Tableau <TenseurBB *> d_epsBB; // place pour la variation des def
Tableau <TenseurHH *> d_sigHH; // place pour la variation des contraintes
Tableau < Tableau2 <TenseurBB *> > d2_epsBB; // variation seconde des déformations
// ---- concernant les frontières et particulièrement le calcul de second membre
GeomTriangle triaS; // contiend les fonctions d'interpolation et les derivees
GeomSeg segS; // " " "
//----- 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 <Vecteur* > resErr; // residu pour le calcul d'erreur
Mat_pleine raidErr; // raideur pour le calcul d'erreur
GeomTriangle triaEr; // 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 <Vecteur* > residus_externeN; // pour les noeuds
Tableau <Mat_pleine* > raideurs_externeN; // pour les noeuds
Tableau <Vecteur* > residus_externeA; // pour les aretes
Tableau <Mat_pleine* > raideurs_externeA; // pour les aretes
Tableau <Vecteur* > residus_externeS; // pour les surfaces
Tableau <Mat_pleine* > raideurs_externeS; // pour les surfaces
// ------ données concernant la dynamique --------
Mat_pleine matrice_masse;
GeomTriangle triaMas; // contiend les fonctions d'interpolation et ...
// pour les calculs relatifs à la masse
// ------ blocage éventuel d'hourglass
// utiliser dans ElemMeca::Cal_mat_hourglass_comp, Cal_implicit_hourglass, Cal_explici_hourglass
GeomTriangle* triaHourg; // contiend les fonctions d'interpolation
// --- blocage éventuel de stabilisation normale à la membrane
// utilisé dans: ElemMeca::Cal_implicit_StabMembBiel, ElemMeca::Cal_explicit_StabMembBiel
Mat_pleine* triamatD; // raideur éventuelle,
Vecteur* triaresD; // résidu éventuelle,
};
// 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 :
TriaMemb::DonnComTria * 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 dualSortTria; // 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 CalSMsurf_t; // pour les seconds membres concernant les surfaces
int CalSMsurf_tdt; // pour les seconds membres concernant les surfaces
int CalSMRsurf; // pour les seconds membres concernant les surfaces
int CalSMvol_t; // pour les seconds membres concernant les volumes
int CalSMvol_tdt; // pour les seconds membres concernant les volumes
int CalSMvol; // pour les seconds membres concernant les volumes
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 :
UneFois * unefois; // pointeur défini dans la classe dérivée
// type structuré et fonction virtuelle pour construire les éléments
// la fonction est défini dans le type dérivé
class NombresConstruire
{ public:
NombresConstruire():nbne(0),nbneA(0),nbi(0)
,nbiEr(0),nbiS(0),nbiA(0),nbiMas(0),nbiHour(0) {};
int nbne; // le nombre de noeud de l'élément
int nbneA ; // le nombre de noeud des aretes
int nbi; // le nombre de point d'intégration pour le calcul mécanique
int nbiEr; // le nombre de point d'intégration pour le calcul d'erreur
int nbiS; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre surfacique
int nbiA; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre linéique
int nbiMas; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de la matrice masse
int nbiHour; // éventuellement, le nombre de point d'intégration un blocage d'hourglass
};
NombresConstruire * nombre; // le pointeur défini dans la classe dérivée d'hexamemb
// les données spécifiques sont groupées dans une structure pour sécuriser
// le passage de paramètre dans init par exemple
class Donnee_specif
{ public :
Donnee_specif() : // défaut
epais(),use_epais_moyenne(1)
,cas_pti_nbi(0),cas_pti_nbiEr(0)
,cas_pti_nbiS(0),cas_pti_nbiMas(0)
{};
Donnee_specif(double epai,int nbi) : // uniquement l'épaisseur et le nombre de pti
epais(nbi,Epai(epai,epai,epai)),use_epais_moyenne(1)
,cas_pti_nbi(0),cas_pti_nbiEr(0)
,cas_pti_nbiS(0),cas_pti_nbiMas(0)
{};
Donnee_specif(int casptnbi,int casptnbiEr,int casptnbiS,int casptnbiMas,int nbi) : // les indicateurs
epais(nbi,Epai(Element::epaisseur_defaut,Element::epaisseur_defaut,Element::epaisseur_defaut))
,use_epais_moyenne(1),cas_pti_nbi(casptnbi),cas_pti_nbiEr(casptnbiEr)
,cas_pti_nbiS(casptnbiS),cas_pti_nbiMas(casptnbiMas)
{};
Donnee_specif(double epai0,double epai_t,double epai_tdt
,int casptnbi,int casptnbiEr,int casptnbiS,int casptnbiMas,int nbi) : // tous
epais(nbi,Epai(epai0,epai_t,epai_tdt)),use_epais_moyenne(1)
,cas_pti_nbi(casptnbi),cas_pti_nbiEr(casptnbiEr),cas_pti_nbiS(casptnbiS),cas_pti_nbiMas(casptnbiMas)
{};
Donnee_specif(const Donnee_specif& a) :
epais(a.epais ),use_epais_moyenne(a.use_epais_moyenne)
,cas_pti_nbi(a.cas_pti_nbi),cas_pti_nbiEr(a.cas_pti_nbiEr)
,cas_pti_nbiS(a.cas_pti_nbiS),cas_pti_nbiMas(a.cas_pti_nbiMas)
{}; // recopie via le constructeur de copie
~Donnee_specif() {};
Donnee_specif & operator = ( const Donnee_specif& a)
{ epais = a.epais;use_epais_moyenne = a.use_epais_moyenne;
cas_pti_nbi=a.cas_pti_nbi;cas_pti_nbiEr=a.cas_pti_nbiEr;
cas_pti_nbiS=a.cas_pti_nbiS;cas_pti_nbiMas=a.cas_pti_nbiMas;
return *this;};
// data
// epaisseurs de l'element
Tableau < Epai > epais; // épaisseur à chaque point d'intégration
int cas_pti_nbi; // permet de différencier les différents cas de pt d'integ identique
// =0: valeur par défaut, ensuite si diff de 1 donne les différents cas
// est par exemple utilisé pour différencier le cas de 3 pt sur les arrêtes
// ou 3 pt en interne, dans ce cas vaut 1, il peut ainsi y avoir plus de 2 cas
int cas_pti_nbiEr; // idem pour l'erreur
int cas_pti_nbiS; // idem pour le calcul de second membre surfacique
int cas_pti_nbiMas; // idem pour le calcul de la matrice masse
int use_epais_moyenne; // = 1 : (val par défaut) c'est l'épaisseur moyenne qui est mise à jour
// = 0 : c'est l'épaisseur à chaque pti qui est mise à jour
};
Donnee_specif donnee_specif;
// grandeurs aux points d'intégration: contraintes, déformations, vitesses de def etc.
LesPtIntegMecaInterne lesPtMecaInt;
// METHODES
// =====>>>> methodes appelees par les classes dérivees <<<<=====
// fonction d'initialisation servant dans les classes derivant
// au niveau du constructeur, si rien initialisation par defaut
TriaMemb::DonnComTria* Init (bool sans_init_noeud = false);
TriaMemb::DonnComTria* Init (Donnee_specif donnee_specif,bool sans_init_noeud = false);
// destructions de certaines grandeurs pointées, créées au niveau de l'initialisation
void Destruction();
// ==== >>>> methodes virtuelles dérivant d'ElemMeca ============
// ramene la dimension des tenseurs contraintes et déformations de l'élément
int Dim_sig_eps() const {return 2;};
//------------ fonctions uniquement a usage interne ----------
private :
// definition des données communes : CoTria
TriaMemb::DonnComTria* Def_DonneeCommune();
// Calcul du residu local a t ou tdt en fonction du booleen
Vecteur* CalculResidu (bool atdt,const ParaAlgoControle & pa);
// calcul des seconds membres suivant les chargements
// cas d'un chargement volumique,
// force indique la force volumique appliquée
// retourne le second membre résultant
// ici on l'épaisseur de l'élément pour constituer le volume
// -> explicite à t ou tdt en fonction de la variable booleenne atdt
Vecteur SM_charge_volumique_E
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,bool atdt,const ParaAlgoControle & pa,bool sur_volume_finale_);
// cas d'un chargement surfacique, sur les frontières des éléments
// force indique la force surfacique appliquée
// numface indique le numéro de la face chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t ou tdt en fonction de la variable booleenne atdt
Vecteur SM_charge_surfacique_E
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,bool atdt,const ParaAlgoControle & pa);
// cas d'un chargement lineique, sur les aretes frontières des éléments
// force indique la force lineique appliquée
// numarete indique le numéro de l'arete chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t ou tdt en fonction de la variable booleenne atdt
Vecteur SM_charge_lineique_E
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,bool atdt,const ParaAlgoControle & pa);
// cas d'un chargement lineique suiveuse, sur les aretes frontières des éléments 2D (uniquement)
// force indique la force lineique appliquée
// numarete indique le numéro de l'arete chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_lineique_Suiv_E
(const Coordonnee& force,Fonction_nD* pt_fonct,int numArete,bool atdt,const ParaAlgoControle & pa);
// cas d'un chargement de type pression, sur les frontières des éléments
// pression indique la pression appliquée
// numface indique le numéro de la face chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t ou tdt en fonction de la variable booleenne atdt
Vecteur SM_charge_pression_E
(double pression,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,bool atdt,const ParaAlgoControle & pa);
// cas d'un chargement de type pression unidirectionnelle, sur les frontières des éléments
// presUniDir indique le vecteur appliquée
// numface indique le numéro de la face chargée
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t ou tdt en fonction de la variable booleenne atdt
Vecteur SM_charge_presUniDir_E
(const Coordonnee& presUniDir,Fonction_nD* pt_fonct,int numFace,bool atdt,const ParaAlgoControle & pa) ;
// cas d'un chargement surfacique hydrostatique,
// poidvol: indique le poids volumique du liquide
// M_liquide : un point de la surface libre
// dir_normal_liquide : direction normale à la surface libre
// retourne le second membre résultant
// -> explicite à t
Vecteur SM_charge_hydrostatique_E(const Coordonnee& dir_normal_liquide,const double& poidvol
,int numFace,const Coordonnee& M_liquide,bool atdt
,const ParaAlgoControle & pa
,bool sans_limitation);
// cas d'un chargement surfacique hydro-dynamique,
// voir méthode explicite plus haut, pour les arguments
// retourne le second membre résultant
// bool atdt : permet de spécifier à t ou a t+dt
Vecteur SM_charge_hydrodynamique_E( Courbe1D* frot_fluid,const double& poidvol
, Courbe1D* coef_aero_n,int numFace,const double& coef_mul
, Courbe1D* coef_aero_t,bool atdt
,const ParaAlgoControle & pa) ;
// calcul de la nouvelle épaisseur moyenne finale (sans raideur)
// ramène l'épaisseur moyenne calculée à atdt ou t
// met à jour les épaisseurs aux pti en fonction de l'épaisseur moyenne calculée
const double CalEpaisseurMoyenne_et_transfert_pti(const bool atdt);
};
/// @} // end of group
#endif
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