autostr.h

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/* $Header: /var/cvs/mbdyn/mbdyn/mbdyn-1.0/mbdyn/struct/autostr.h,v 1.34 2017/01/12 14:46:43 masarati Exp $ */
/* 
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 * Pierangelo Masarati  <masarati@aero.polimi.it>
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 * along with this program; if not, write to the Free Software
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 */

/* Elemento strutturale automatico */

#ifndef AUTOSTR_H
#define AUTOSTR_H

#include "elem.h"
#include "strnode.h"
#include "matvec3.h"

/* AutomaticStructDispElem - begin */

class AutomaticStructDispElem : virtual public Elem {
        friend class DynamicStructDispNode;
        friend class DynamicStructNode;

protected:
        mutable DynamicStructDispNode* pNode;
        Vec3 B;
        Vec3 BP;

        /* Accesso ai suoi dati */
        // FIXME: return 0?
        virtual inline const Vec3& GetBCurr(void) const { return B; };
        virtual inline const Vec3& GetGCurr(void) const { return ::Zero3; };
        virtual inline const Vec3& GetBPCurr(void) const { return BP; };
        virtual inline const Vec3& GetGPCurr(void) const { return ::Zero3; };

        mutable doublereal m;

        virtual void ComputeAccelerations(Vec3& XPP) const;

#ifdef USE_NETCDF
        NcVar   *Var_B,
                *Var_G,
                *Var_BP,
                *Var_GP;
#endif /* USE_NETCDF */

public:
        AutomaticStructDispElem(const DynamicStructDispNode* pN);

        virtual ~AutomaticStructDispElem(void) {
                NO_OP;
        };

        /* inizializza i dati */
        void Init(const Vec3& b, const Vec3& bp);

        /* Scrive il contributo dell'elemento al file di restart */
        virtual std::ostream& Restart(std::ostream& out) const;

        /* Tipo dell'elemento (usato per debug ecc.) */
        virtual Elem::Type GetElemType(void) const {
                return Elem::AUTOMATICSTRUCTURAL;
        };

#if 0
        // FIXME: ?
        virtual void AddInertia(const doublereal& dm, const Vec3& dS,
                const Mat3x3& dJ);
#endif
        virtual void AddInertia(const doublereal& dm);

        virtual doublereal dGetM(void) const {
                return m;
        };

        // FIXME:
        virtual const Vec3& GetS(void) const {
                return ::Zero3;
        };

        // FIXME: ?
        virtual const Mat3x3& GetJ(void) const {
                return ::Zero3x3;
        };

        /* funzioni di servizio */

        /* Il metodo iGetNumDof() serve a ritornare il numero di gradi di liberta'
         * propri che l'elemento definisce. Non e' virtuale in quanto serve a
         * ritornare 0 per gli elementi che non possiedono gradi di liberta'.
         * Viene usato nella costruzione dei DofOwner e quindi deve essere
         * indipendente da essi. In genere non comporta overhead in quanto il
         * numero di dof aggiunti da un tipo e' una costante e non richede dati
         * propri.
         * Il metodo pGetDofOwner() ritorna il puntatore al DofOwner dell'oggetto.
         * E' usato da tutti quelli che agiscono direttamente sui DofOwner.
         * Non e' virtuale in quanto ritorna NULL per tutti i tipi che non hanno
         * dof propri.
         * Il metodo GetDofType() ritorna, per ogni dof dell'elemento, l'ordine.
         * E' usato per completare i singoli Dof relativi all'elemento.
         */

        /* funzioni proprie */

        /* Dimensioni del workspace */
        virtual void WorkSpaceDim(integer* piNumRows, integer* piNumCols) const {
                *piNumRows = 6;
                *piNumCols = 3;
        };

        /* assemblaggio jacobiano */
        virtual VariableSubMatrixHandler&
        AssJac(VariableSubMatrixHandler& WorkMat,
                doublereal dCoef,
                const VectorHandler& XCurr,
                const VectorHandler& XPrimeCurr);

        /* assemblaggio eig */
        void AssMats(VariableSubMatrixHandler& WorkMatA,
                VariableSubMatrixHandler& WorkMatB,
                const VectorHandler& XCurr,
                const VectorHandler& XPrimeCurr);

        /* assemblaggio residuo */
        virtual SubVectorHandler&
        AssRes(SubVectorHandler& WorkVec,
                doublereal dCoef,
                const VectorHandler& XCurr,
                const VectorHandler& XPrimeCurr);

        /* output; si assume che ogni tipo di elemento sappia, attraverso
         * l'OutputHandler, dove scrivere il proprio output */
        void OutputPrepare(OutputHandler &OH);
        virtual void Output(OutputHandler& OH) const;

        /* Setta i valori iniziali delle variabili (e fa altre cose)
         * prima di iniziare l'integrazione */
        virtual void SetValue(DataManager *pDM,
                VectorHandler& X, VectorHandler& XP,
                SimulationEntity::Hints *ph = 0);

        /* *******PER IL SOLUTORE PARALLELO******** */
        /* Fornisce il tipo e la label dei nodi che sono connessi all'elemento
         * utile per l'assemblaggio della matrice di connessione fra i dofs */
        virtual void GetConnectedNodes(std::vector<const Node *>& connectedNodes) const {
                connectedNodes.resize(1);
                connectedNodes[0] = pNode;
        };
        /* ************************************************ */

        /* Dati privati */
        virtual unsigned int iGetNumPrivData(void) const;
        virtual unsigned int iGetPrivDataIdx(const char *s) const;
        virtual doublereal dGetPrivData(unsigned int i) const;
};

/* AutomaticStructDispElem - end */

/* AutomaticStructElem - begin */

class AutomaticStructElem : virtual public Elem, public AutomaticStructDispElem {
        friend class DynamicStructNode;

protected:
        Vec3 G;
        Vec3 GP;

        /* Accesso ai suoi dati */
        virtual inline const Vec3& GetGCurr(void) const { return G; };
        virtual inline const Vec3& GetGPCurr(void) const { return GP; };

        mutable Vec3 S;
        mutable Mat3x3 J;

        virtual void ComputeAccelerations(Vec3& XPP, Vec3& WP) const;

public:
        AutomaticStructElem(const DynamicStructNode* pN);

        virtual ~AutomaticStructElem(void) {
                NO_OP;
        };

        /* inizializza i dati */
        void Init(const Vec3& b, const Vec3& g, const Vec3& bp, const Vec3& gp);

        /* Scrive il contributo dell'elemento al file di restart */
        virtual std::ostream& Restart(std::ostream& out) const;

        virtual void AddInertia(const doublereal& dm, const Vec3& dS,
                const Mat3x3& dJ);

        virtual const Vec3& GetS(void) const {
                return S;
        };

        virtual const Mat3x3& GetJ(void) const {
                return J;
        };

        /* funzioni di servizio */

        /* Il metodo iGetNumDof() serve a ritornare il numero di gradi di liberta'
         * propri che l'elemento definisce. Non e' virtuale in quanto serve a
         * ritornare 0 per gli elementi che non possiedono gradi di liberta'.
         * Viene usato nella costruzione dei DofOwner e quindi deve essere
         * indipendente da essi. In genere non comporta overhead in quanto il
         * numero di dof aggiunti da un tipo e' una costante e non richede dati
         * propri.
         * Il metodo pGetDofOwner() ritorna il puntatore al DofOwner dell'oggetto.
         * E' usato da tutti quelli che agiscono direttamente sui DofOwner.
         * Non e' virtuale in quanto ritorna NULL per tutti i tipi che non hanno
         * dof propri.
         * Il metodo GetDofType() ritorna, per ogni dof dell'elemento, l'ordine.
         * E' usato per completare i singoli Dof relativi all'elemento.
         */

        /* funzioni proprie */

        /* Dimensioni del workspace */
        virtual void WorkSpaceDim(integer* piNumRows, integer* piNumCols) const {
                *piNumRows = 12;
                *piNumCols = 6;
        };

        /* assemblaggio jacobiano */
        virtual VariableSubMatrixHandler&
        AssJac(VariableSubMatrixHandler& WorkMat,
                doublereal dCoef,
                const VectorHandler& XCurr,
                const VectorHandler& XPrimeCurr);

        /* assemblaggio eig */
        void AssMats(VariableSubMatrixHandler& WorkMatA,
                VariableSubMatrixHandler& WorkMatB,
                const VectorHandler& XCurr,
                const VectorHandler& XPrimeCurr);

        /* assemblaggio residuo */
        virtual SubVectorHandler&
        AssRes(SubVectorHandler& WorkVec,
                doublereal dCoef,
                const VectorHandler& XCurr,
                const VectorHandler& XPrimeCurr);

        /* output; si assume che ogni tipo di elemento sappia, attraverso
         * l'OutputHandler, dove scrivere il proprio output */
        void OutputPrepare(OutputHandler &OH);
        virtual void Output(OutputHandler& OH) const;

        /* Setta i valori iniziali delle variabili (e fa altre cose)
         * prima di iniziare l'integrazione */
        virtual void SetValue(DataManager *pDM,
                VectorHandler& X, VectorHandler& XP,
                SimulationEntity::Hints *ph = 0);

        /* *******PER IL SOLUTORE PARALLELO******** */
        /* Fornisce il tipo e la label dei nodi che sono connessi all'elemento
         * utile per l'assemblaggio della matrice di connessione fra i dofs */
        virtual void GetConnectedNodes(std::vector<const Node *>& connectedNodes) const {
                connectedNodes.resize(1);
                connectedNodes[0] = pNode;
        };
        /* ************************************************ */

        /* Dati privati */
        virtual unsigned int iGetNumPrivData(void) const;
        virtual unsigned int iGetPrivDataIdx(const char *s) const;
        virtual doublereal dGetPrivData(unsigned int i) const;
};

/* AutomaticStructElem - end */

#endif /* AUTOSTR_H */