Herezh_dev/comportement/hysteresis/Hysteresis1D.h

405 lines
21 KiB
C++

// FICHIER : Hysteresis1D.h
// CLASSE : Hysteresis1D
// 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: 10/02/2004 *
* $ *
* AUTEUR: G RIO (mailto:gerardrio56@free.fr) *
* $ *
* PROJET: Herezh++ *
* $ *
************************************************************************
* BUT: La classe Hysteresis1D permet de calculer la contrainte *
* et ses derivees pour une loi d'hysteresis 1D, type *
* celle développée par Guelin, Favier, Pegon. *
* $ *
* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' * *
* VERIFICATION: *
* *
* ! date ! auteur ! but ! *
* ------------------------------------------------------------ *
* ! ! ! ! *
* $ *
* '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' *
* MODIFICATIONS: *
* ! date ! auteur ! but ! *
* ------------------------------------------------------------ *
* $ *
************************************************************************/
#ifndef HYSTERESIS_1D_H
#define HYSTERESIS_1D_H
#include "Loi_comp_abstraite.h"
#include "Courbe1D.h"
#include "TypeConsTens.h"
#include "Algo_zero.h"
#include "TenseurQ1gene.h"
#include "Algo_edp.h"
/** @defgroup Les_lois_hysteresis
*
* BUT: groupe des lois de type hystérésis
*
*
* \author Gérard Rio
* \version 1.0
* \date 10/02/2004
* \brief Définition des lois de type hystérésis
*
*/
/// @addtogroup Les_lois_hysteresis
/// @{
///
class Hysteresis1D : public Loi_comp_abstraite
{
public :
// CONSTRUCTEURS :
// Constructeur par defaut
Hysteresis1D ();
// Constructeur de copie
Hysteresis1D (const Hysteresis1D& loi) ;
// DESTRUCTEUR :
~Hysteresis1D ();
// initialise les donnees particulieres a l'elements
// de matiere traite ( c-a-dire au pt calcule)
// Il y a creation d'une instance de SaveResul particuliere
// a la loi concernee
// la SaveResul classe est remplie par les instances heritantes
// le pointeur de SaveResul est sauvegarde au niveau de l'element
// c'a-d que les info particulieres au point considere sont stocke
// au niveau de l'element et non de la loi.
class SaveResulHysteresis1D: public SaveResul
{ public :
SaveResulHysteresis1D(); // constructeur par défaut :
SaveResulHysteresis1D(const SaveResulHysteresis1D& sav); // de copie
~SaveResulHysteresis1D(){}; // destructeur
// définition d'une nouvelle instance identique
// appelle du constructeur via new
SaveResul * Nevez_SaveResul() const{return (new SaveResulHysteresis1D(*this));};
// affectation
virtual SaveResul & operator = ( const SaveResul & a);
//============= 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 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);
// mise à jour des informations transitoires
void TdtversT();
void TversTdt();
// affichage à l'écran des infos
void Affiche() const;
//changement de base de toutes les grandeurs internes tensorielles stockées
// beta(i,j) represente les coordonnees de la nouvelle base naturelle gpB dans l'ancienne gB
// gpB(i) = beta(i,j) * gB(j), i indice de ligne, j indice de colonne
// gpH(i) = gamma(i,j) * gH(j)
virtual void ChBase_des_grandeurs(const Mat_pleine& beta,const Mat_pleine& gamma);
// procedure permettant de completer éventuellement les données particulières
// de la loi stockées
// au niveau du point d'intégration par exemple: exemple: un repère d'anisotropie
// completer est appelé apres sa creation avec les donnees du bloc transmis
// peut etre appeler plusieurs fois
SaveResul* Complete_SaveResul(const BlocGen & bloc, const Tableau <Coordonnee>& tab_coor
,const Loi_comp_abstraite* loi) {};
// ---- méthodes spécifiques
// initialise les informations de travail concernant le pas de temps en cours
void Init_debut_calcul();
// données protégées
Tenseur1BH sigma_barre_BH_t; // dernière contrainte en BH à t
Tenseur1BH sigma_barre_BH_tdt; // contrainte en cours BH à tdt
double fonction_aide_t; // dernière valeur de la fonction d'aide
double fonction_aide_tdt; // valeur de la fonction d'aide en cours
double wprime_t,wprime_tdt; // paramètre de masing
List_io <double>::iterator ip2; // adresse éventuelle du 2 éléments de fct_aide
// --- informations de travail concernant le pas de temps en cours ---
int modif; // = 0 rien de changé, =1 coincidence(s), =2 inversion(s), =3 coin et inver
// liste des nouvelles contraintes de référence, qui sont apparu
List_io <Tenseur1BH> sigma_barre_BH_R_t_a_tdt;
int nb_coincidence; // nombre de coincidence durant le pas de temps
List_io <double> fct_aide_t_a_tdt; // liste des valeurs de la fonction d'aide durant le pas
// de temps
List_io <bool> indic_coin; // liste d'indicateurs indiquant la suite des coincidences et
// inversion, = true -> indique que c'est une coincidence, sinon inversion
// --- fin informations de travail concernant le pas de temps en cours ---
// --- informations de mémorisation discrète de 0 à t
// le dernier élément rangé est en .begin() (c-a-d front())
List_io <Tenseur1BH> sigma_barre_BH_R; // liste des contraintes de référence
List_io <double> fct_aide; // liste des valeurs de la fonction d'aide
// 5) --- tableau d'indicateur de la résolution, éventuellement vide
// cela dépend de sortie_post
// indicateurs_resolution(1) : nb d'incrément utilisé pour la résolution de l'équation linéarisée
// (2) : nb total d'itération " " " " "
// (3) : cas Runge Kutta: nb d'appel de la fonction
// (4) : cas Runge Kutta: nb de step de calcul
// (5) : cas Runge Kutta: erreur globale de la résolution
Tableau <double> indicateurs_resolution,indicateurs_resolution_t;
};
SaveResul * New_et_Initialise()
{ SaveResulHysteresis1D * pt = new SaveResulHysteresis1D();
return pt;};
// Lecture des donnees de la classe sur fichier
void LectureDonneesParticulieres (UtilLecture * ,LesCourbes1D& lesCourbes1D,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD);
// affichage de la loi
void Affiche() const ;
// test si la loi est complete
// = 1 tout est ok, =0 loi incomplete
int TestComplet();
// calcul d'un module d'young équivalent à la loi, ceci pour un
// chargement nul
double Module_young_equivalent(Enum_dure temps,const Deformation & def ,SaveResul * saveResul);
// récupération de la variation relative d'épaisseur calculée: h/h0
// cette variation n'est utile que pour des lois en contraintes planes
// - pour les lois 3D : retour d'un nombre très grand, indiquant que cette fonction est invalide
// - pour les lois 2D def planes: retour de 0
// les infos nécessaires à la récupération , sont stockées dans saveResul
// qui est le conteneur spécifique au point où a été calculé la loi
virtual double HsurH0(SaveResul * saveResul) const
{ cout << "\n Hysteresis1D::HsurH0(.. , methode non implante pour l'instant ";
Sortie(1);
};
// création d'une loi à l'identique et ramène un pointeur sur la loi créée
Loi_comp_abstraite* Nouvelle_loi_identique() const { return (new Hysteresis1D(*this)); };
//----- lecture écriture de restart -----
// 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_loi(ifstream& ent,const int cas,LesReferences& lesRef,LesCourbes1D& lesCourbes1D
,LesFonctions_nD& lesFonctionsnD);
// cas donne le niveau de sauvegarde
// = 1 : on sauvegarde tout
// = 2 : on sauvegarde uniquement les données variables (supposées comme telles)
void Ecriture_base_info_loi(ofstream& sort,const int cas);
// affichage et definition interactive des commandes particulières à chaques lois
void Info_commande_LoisDeComp(UtilLecture& lec);
// récupération des grandeurs particulière (hors ddl )
// correspondant à liTQ
// absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière
virtual void Grandeur_particuliere
(bool absolue,List_io<TypeQuelconque>& ,Loi_comp_abstraite::SaveResul * ,list<int>& decal) const ;
// récupération de la liste de tous les grandeurs particulières
// ces grandeurs sont ajoutées à la liste passées en paramètres
// absolue: indique si oui ou non on sort les tenseurs dans la base absolue ou une base particulière
virtual void ListeGrandeurs_particulieres(bool absolue,List_io<TypeQuelconque>& ) const;
protected :
// donnees protegees
// ---- paramètres matériaux ----
double xnp; // paramètre de Prager
Courbe1D* xnp_temperature; // courbe éventuelle d'évolution de xnp en fonction de la température
// int cas_prager; // indique si xnp =2 (=1), ou est compris entre 2 et 3 (=2), ou est sup à 3 (=3)
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
// ---- paramètres de l'algorithme de Newton -----
double tolerance_residu; // tolérance absolu
double tolerance_residu_rel; // tolérance relative
double maxi_delta_var_sig_sur_iter_pour_Newton; // le maxi de variation que l'on tolère d'une itération à l'autre
double tolerance_coincidence; // tolérance sur la précision de la coincidence
int nb_boucle_maxi; // le maximum d'itération de plasticité permis
int nb_sous_increment; // le maxi de sous incrément prévu
int type_resolution_equa_constitutive; // linéarisation ou kutta par exemple
int nb_maxInvCoinSurUnPas; // nombre maximum d'inversion ou de coïncidence sur un pas
// ----- controle de la sortie des informations
// -> maintenant définit dans LoiAbstraiteGeneral
// int permet_affichage; // pour permettre un affichage spécifique dans les méthodes, pour les erreurs et warning
int sortie_post; // permet d'accèder au nombre d'itération, d'incrément, de précision etc. des résolutions
// = 0 par défaut,
// = 1 : on stocke toutes les grandeurs et elles sont disponibles en sortie
// variables de travail pour l'échange entre les différentes méthodes en internes
Tenseur1BH sigma_t_barre_tdt; // sigma barre finale
Tenseur1BH sigma_i_barre_BH; // sigma barre de début de calcul (à t au début)
Tenseur1BH sigma_barre_BH_R; // sigma barre de Référence en cours
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
Tenseur1BH delta_barre_alpha_epsBH; // delta_barre epsilon intermediaire (avec alpha de 0 à 1)
double wprime; // paramètre de masing
Vecteur residu; // résidu de l'équation pour la résolution de l'équation constitutive
Mat_pleine derResidu; // dérivé du résidu de l'équation pour la résolution de l'équation constitutive
Algo_zero alg_zero; // algo pour la recherche de zero
// ... partie relative à une résolution de l'avancement par une intégration de l'équation différentielle
Algo_edp alg_edp;
int cas_kutta; // indique le type de runge_kutta que l'on veut utiliser
double erreurAbsolue,erreurRelative; // précision absolue et relative que l'on désire sur le calcul de sig_tdt
int nbMaxiAppel; // nombre maxi d'appel de la fonction dérivée
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
// -- 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
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
// --------------- méthodes internes ---------------:
// affinage d'un point de coincidence
// ramène true si le traitement est exactement terminé, sinon false, ce qui signifie qu'il
// faut encore continuer à utiliser l'équation d'évolution
// 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
// 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);
};
/// @} // end of group
#endif