rio/Herezh_dev
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Herezh_dev/Elements/Mecanique/Hexaedre/HexaQ.cc
Gérard Rio 9692dbd130 intégration du répertoire Mecanique: 
- contient les éléments finis, métriques associées, déformations ...
intégration du réperoire Géométrie:
- contient les géométries 1D 2D et 3D, les frontières des éléments géométriques
2021-09-27 12:42:13 +02:00

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C++
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// FICHIER : HexaQ.cp
// CLASSE : HexaQ
// 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/>.
//#include "Debug.h"
# include <iostream>
using namespace std; //introduces namespace std
#include <stdlib.h>
#include "Sortie.h"
#include "GeomHexaQuad.h"
#include "HexaQ.h"
//----------------------------------------------------------------
// def des donnees commune a tous les elements
// la taille n'est pas defini ici car elle depend de la lecture
//----------------------------------------------------------------
HexaMemb::DonnComHexa * HexaQ::doCoHexa = NULL;
HexaMemb::UneFois HexaQ::uneFois;
HexaQ::NombresConstruireHexaQ HexaQ::nombre_V;
HexaQ::ConsHexaQ HexaQ::consHexaQ;
// constructeur définissant les nombres (de noeud, de point d'integ ..)
HexaQ::NombresConstruireHexaQ::NombresConstruireHexaQ()
{ nbne = 20; // le nombre de noeud de l'élément
nbneS = 8; // le nombre de noeud des facettes
nbneA = 3; // le nombre de noeud des aretes
nbi = 8; // le nombre de point d'intégration pour le calcul mécanique
// nbi = 27; // le nombre de point d'intégration pour le calcul mécanique
nbiEr = 27; // le nombre de point d'intégration pour le calcul d'erreur
nbiV = 8; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre volumique
nbiS = 4; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre surfacique
nbiA = 2; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de second membre linéique
nbiMas = 27; // le nombre de point d'intégration pour le calcul de la matrice masse
nbiHour = 27; // éventuellement, le nombre de point d'intégration un blocage d'hourglass
};
// =========================== constructeurs ==================
// Constructeur par defaut, le seul accepte en dimension different de 3
HexaQ::HexaQ () :
HexaMemb(0,-3,QUADRATIQUE,HEXAEDRE)
{ nombre = & nombre_V;
tab_noeud.Change_taille(nombre->nbne);
// 20 noeuds,8 pt d'integration
// calcul de doCoHexaQ egalement si c'est le premier passage
// après hexa, le nombre de point d'intégration de surface pour le second membre
// ici 4 et 8 noeuds pour les éléments de surface
ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
if ( doCoHexa == NULL)
{hexa = new GeomHexaQuad(nombre->nbi);
// pour le calcul d'erreur il faut plus de pt d'intégration pour éviter la singularité
// de la matrice de raideur -> 27
hexaEr = new GeomHexaQuad(nombre->nbiEr);
// idem pour les calculs de matrices masses consitstantes
hexaMas = new GeomHexaQuad(nombre->nbiMas);
}
int dim = ParaGlob::Dimension();
if (dim != 3) // cas d'une dimension autre que trois
{ if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 7)
cout << "\nATTENTION -> dimension " << dim
<<", pas de definition d\'elements hexaedriques quadratiques "<< endl;
delete hexa;delete hexaEr;delete hexaMas;
unefois = NULL;
}
else
{ unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique triangle
doCoHexa = HexaMemb::Init (hexa,hexaEr,hexaMas,NULL);
unefois->nbelem_in_Prog++;
}
};
// Constructeur fonction d'un numero
// d'identification
HexaQ::HexaQ (int num_mail,int num_id) :
HexaMemb(num_mail,num_id,QUADRATIQUE,HEXAEDRE)
{ nombre = & nombre_V;
tab_noeud.Change_taille(nombre->nbne);
// 20 noeuds,8 pt d'integration
// calcul de doCoHexa egalement si c'est le premier passage
// après hexa, le nombre de point d'intégration de surface pour le second membre
// ici 4 et 4 noeuds pour les éléments de surface
ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
if ( doCoHexa == NULL)
{hexa = new GeomHexaQuad(nombre->nbi);
// pour le calcul d'erreur il faut plus de pt d'intégration pour éviter la singularité
// de la matrice de raideur -> 27
hexaEr = new GeomHexaQuad(nombre->nbiEr);}
// idem pour les calculs de matrices masses consitstantes
hexaMas = new GeomHexaQuad(nombre->nbiMas);
#ifdef MISE_AU_POINT
if (ParaGlob::Dimension() != 3) // cas d'une dimension autre que trois
{ if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 2)
cout << "\n erreur de dimension dans HexaQ, dim = " << ParaGlob::Dimension()
<< "\n alors que l'on doit avoir 3 !! " << endl;
Sortie (1);
}
#endif
{ unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique triangle
doCoHexa = HexaMemb::Init (hexa,hexaEr,hexaMas,NULL);
unefois->nbelem_in_Prog++;
}
};
// Constructeur utile si le numero de l'element et
// le tableau des noeuds sont connus
HexaQ::HexaQ (int num_mail,int num_id,const Tableau<Noeud *>& tab):
HexaMemb(num_mail,num_id,QUADRATIQUE,HEXAEDRE,tab)
{ nombre = & nombre_V;
if (tab_noeud.Taille() != nombre->nbne)
{ cout << "\n erreur de dimensionnement du tableau de noeud \n";
cout << " HexaQ::HexaQ (int num_mail,int num_id,const Tableau<Noeud *>& tab)\n";
Sortie (1); }
// 20 noeuds,8 pt d'integration
// calcul de doCoHexa egalement si c'est le premier passage
// après hexa, le nombre de point d'intégration de surface pour le second membre
// ici 4 et 4 noeuds pour les éléments de surface
ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
if ( doCoHexa == NULL)
{hexa = new GeomHexaQuad(nombre->nbi);
// pour le calcul d'erreur il faut plus de pt d'intégration pour éviter la singularité
// de la matrice de raideur -> nombre->nbiEr
hexaEr = new GeomHexaQuad(nombre->nbiEr);}
// idem pour les calculs de matrices masses consitstantes
hexaMas = new GeomHexaQuad(nombre->nbiMas);
#ifdef MISE_AU_POINT
if (ParaGlob::Dimension() != 3) // cas d'une dimension autre que trois
{ if (ParaGlob::NiveauImpression() >= 2)
cout << "\n erreur de dimension dans HexaQ, dim = " << ParaGlob::Dimension()
<< "\n alors que l'on doit avoir 3 !! " << endl;
Sortie (1);
}
#endif
{ unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique triangle
bool sans_init_noeud = true;
doCoHexa = HexaMemb::Init (hexa,hexaEr,hexaMas,NULL,sans_init_noeud);
// construction du tableau de ddl spécifique à l'élément pour ses
ConstTabDdl();
unefois->nbelem_in_Prog++;
}
};
HexaQ::HexaQ (const HexaQ& HexaQraM) :
HexaMemb (HexaQraM)
// Constructeur de copie
{ ElemGeomC0* hexa=NULL;ElemGeomC0* hexaEr=NULL; ElemGeomC0* hexaMas=NULL;
unefois = & uneFois; // affectation du pointeur de la classe générique
// ce qui est relatif à l'initialisation est déjà effectué dans elem_meca et HexaMemb
unefois->nbelem_in_Prog++;
};
HexaQ::~HexaQ ()
// Destruction effectuee dans HexaMemb
{ if (unefois != NULL)
{unefois->nbelem_in_Prog--;
Destruction();
}
};
// renseignement d'un élément quadratique incomplet à partir d'un élément linéaire de même type
// retourne les nouveaux noeuds construit à partir de l'interpolation linéaire.
// dans le cas où l'élément n'est pas concerné, retourne une liste vide
// ramène également une liste de même dimension contenant les bornes en numéros de noeuds
// entre lesquelles il faut définir les nouveaux numéros de noeuds si l'on veut conserver
// une largeur de bande optimisée du même type
// nbnt+1: est le premier numéro de noeud utilisable pour les nouveaux noeuds
list <Noeud *> HexaQ::Construct_from_lineaire(const Element & elem,list <DeuxEntiers> & li_bornes, int nbnt)
{ list <Noeud *> li_ret; // la liste de retour
// ----- construction de l'élément,
// 1) définition des noeuds venant de l'élément linéaire
const Tableau<Noeud *>& e_tab_noeud = elem.Tab_noeud_const();
int nbne = nombre-> nbne; int etaille=e_tab_noeud.Taille();
tab_noeud.Change_taille(nbne);
// les premiers noeuds sont ceux de l'élément linéaire
for (int i=1;i<=etaille;i++)
tab_noeud(i)=e_tab_noeud(i);
// 2) définition des noeuds milieux des différentes arrêtes
// en fait il s'agit des noeuds de 9 à 20
const int num_inf=9; const int num_sup=20;
int idmail = tab_noeud(1)->Num_Mail(); // récup du numéro de maillage associé au noeud
int dim = ParaGlob::Dimension();
HexaMemb::DonnComHexa* doCoHexa = unefois->doCoMemb; // pour simplifier l'écriture
// récupération des coordonnées des noeuds locaux
Tableau <Coordonnee > const & ptlocal = doCoHexa->hexaed->PtelemRef();
// on boucle sur les noeuds supplémentaires : de 9 à 20
int ib=1; // indice sup pour l'attribution d'un bon numéro
for (int ine=num_inf;ine<=num_sup;ine++,ib++)
{ // déf d'un noeud initialisée aux coordonnées du premier noeud pour l'instant
Noeud * ptr = new Noeud(*tab_noeud(1));
ptr->Change_num_noeud(nbnt+ib); // attribution d'un bon numéro
tab_noeud(ine)=ptr; // enregistrement dans les noeuds de l'élément
}
// ajout du tableau de ddl des noeuds, ce qui permet d'activer les ddl XI à t si ce n'est
// pas encore fait
ConstTabDdl();
// definition des coordonnées des nouveaux noeuds
Coordonnee co(dim); // les coordonnées physique
Tableau <Coordonnee> t_co; // les coordonnées physique
// test pour savoir si le calcul à tdt est activé ou pas
if (tab_noeud(1)->Tdt())
// cas où l'on travailles à 0 t et tdt
{ for (int ine1=num_inf;ine1<=num_sup;ine1++)
{ t_co.Change_taille(3);
((HexaMemb&)elem).Point_physique(ptlocal(ine1),t_co);
tab_noeud(ine1)->Change_coord0(t_co(1));tab_noeud(ine1)->Change_coord1(t_co(2));
tab_noeud(ine1)->Change_coord2(t_co(3));
}
}
else
// on regarde si on a les coordonnées à t qui sont définis
{if (tab_noeud(1)->En_service(X1))
// cas où les coordonnees à t sont définis
{for (int ine2=num_inf;ine2<=num_sup;ine2++)
{t_co.Change_taille(2);
((HexaMemb&)elem).Point_physique(ptlocal(ine2),t_co);
tab_noeud(ine2)->Change_coord0(t_co(1));tab_noeud(ine2)->Change_coord1(t_co(2));
}
}
else
// cas où seules les coordonnées à 0 sont définis
// en fait ici n'arrive jamais !! mais mis pour pas oublier
{for (int ine3=num_inf;ine3<=num_sup;ine3++)
{ ((HexaMemb&)elem).Point_physique(ptlocal(ine3),co,TEMPS_0);
tab_noeud(ine3)->Change_coord0(t_co(1));
}
}
}
// 3) enregistrement des noeuds
for (int ine4=num_inf;ine4<=num_sup;ine4++) li_ret.push_back(tab_noeud(ine4));
// 4) remplissage de li_bornes
// recup de la connection des noeuds des arrêtes par rapport a ceux de l'element
Tableau<Tableau<int> > const & nons = doCoHexa->hexaed->NonS();
// initialisation de li_bornes
li_bornes.erase(li_bornes.begin(),li_bornes.end());
// on boucle sur les arrêtes
// par rapport au linéaire, 9 est au centre de l'arrête 1,
// 10 sur l'arrête 2, etc.. donc ici on peut faire un adressage directe, néanmoins
// dans le cas où les arrêtes n'ont pas le même ordre que les noeuds supplémentaires
// il faut faire un adressage indirecte: voir l'exemple de HexaQcom pour la fonction
// Construct_from_imcomplet
int inf_nc=e_tab_noeud(1)->Num_noeud();int sup_nc=inf_nc; // init
for (int ine5=num_inf,ib=1;ine5<=num_sup;ine5++,ib++)
{ // on cherche le maxi et le mini des numéros des noeuds de l'arrête a doc
// tout d'abord initialisation
const Tableau<int>& nosa = nons(ib); int nbnoeudarrete=nosa.Taille() ; // en fait ici 2
// on regarde le premier noeud de l'arrête
int inf=tab_noeud(nosa(1))->Num_noeud(); int sup = inf;
// puis le dernier
int num= tab_noeud(nosa(nbnoeudarrete))->Num_noeud();
if (inf > num) inf = num; if (sup < num) sup = num;
li_bornes.push_back(DeuxEntiers(inf,sup));
};
// 5) retour
return li_ret;
};
// affichage dans la sortie transmise, des variables duales "nom"
// aux differents points d'integration
// dans le cas ou nom est vide, affichage de "toute" les variables
void HexaQ::AfficheVarDual(ofstream& sort, Tableau<string>& nom)
{ // affichage de l'entête de l'element
sort << "\n******************************************************************";
sort << "\n Element HexaQ (hexaedre triquadratique "<<nombre->nbi<<" pts d'integration) ";
sort << "\n******************************************************************";
// appel de la procedure de elem meca
if (!(uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalimpPrem))
{ VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,1);
uneFois.dualSortHexa += 1;
}
else if ((uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalimpPrem))
VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,11);
else if (!(uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalResPrem_tdt))
{ VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,2);
uneFois.dualSortHexa += 1;
}
else if ((uneFois.dualSortHexa) && (uneFois.CalResPrem_tdt))
VarDualSort(sort,nom,nombre->nbi,12);
// sinon on ne fait rien
};
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