Line data Source code
1 : //
2 : // Transversely Isotropic Elasticity Model.
3 : // This file implements a transversely isotropic elasticity model for the materials that exhibit
4 : // isotropic behavior in a plane and a distinct response in the perpendicular direction.
5 : // The stiffness tensor is defined using elastic constants (C11, C12, C13, C33, C44) and an
6 : // orientation provided either by Bunge Euler angles (phi1, Phi, phi2) or a rotation matrix.
7 : // Reference: http://solidmechanics.org/text/Chapter3_2/Chapter3_2.htm#Sect3_2_16
8 : //
9 :
10 : #ifndef MODEL_SOLID_LINEAR_TRANSVERSE_H_
11 : #define MODEL_SOLID_LINEAR_TRANSVERSE_H_
12 :
13 : #include "Model/Solid/Solid.H"
14 : // # include "Model/Solid/Linear/Transverse.H"
15 : #include "IO/ParmParse.H"
16 :
17 : namespace Model
18 : {
19 : namespace Solid
20 : {
21 : namespace Linear
22 : {
23 :
24 : class Transverse : public Solid<Set::Sym::MajorMinor>
25 : {
26 : public:
27 50 : Transverse(){};
28 : Transverse(Solid<Set::Sym::MajorMinor> base)
29 : : Solid<Set::Sym::MajorMinor>(base){};
30 76 : virtual ~Transverse(){};
31 :
32 : void
33 44 : Define(Set::Scalar C11, Set::Scalar C12, Set::Scalar C13, Set::Scalar C33, Set::Scalar C44, Set::Scalar phi1, Set::Scalar Phi, Set::Scalar phi2)
34 : {
35 44 : ddw = Set::Matrix4<AMREX_SPACEDIM, Set::Sym::MajorMinor>::Transverse(
36 : C11, C12, C13, C33, C44, phi1, Phi, phi2);
37 44 : }
38 :
39 : void
40 2 : Define(Set::Scalar C11, Set::Scalar C12, Set::Scalar C13, Set::Scalar C33, Set::Scalar C44, Eigen::Matrix3d R = Eigen::Matrix3d::Identity())
41 : {
42 2 : ddw = Set::Matrix4<AMREX_SPACEDIM, Set::Sym::MajorMinor>::Transverse(
43 : C11, C12, C13, C33, C44, R);
44 2 : }
45 : Set::Scalar
46 260 : W(const Set::Matrix &gradu) const override
47 : {
48 520 : return (0.5 * gradu.transpose() * (ddw * gradu)).trace();
49 : }
50 : Set::Matrix
51 1960 : DW(const Set::Matrix &gradu) const override
52 : {
53 3920 : return ddw * gradu;
54 : }
55 : Set::Matrix4<AMREX_SPACEDIM, Set::Sym::MajorMinor>
56 20 : DDW(const Set::Matrix & /*gradu*/) const override
57 : {
58 20 : return ddw;
59 : }
60 : virtual void
61 0 : Print(std::ostream &out) const override
62 : {
63 0 : out << ddw;
64 0 : }
65 :
66 : public:
67 : Set::Matrix4<AMREX_SPACEDIM, Set::Sym::MajorMinor> ddw;
68 : static const KinematicVariable kinvar = KinematicVariable::gradu;
69 :
70 : AMREX_FORCE_INLINE
71 : static Transverse
72 : Combine(const std::vector<Transverse> &models,
73 : const std::vector<Set::Scalar> &eta)
74 : {
75 : Transverse ret;
76 : ret.ddw = Set::Matrix4<AMREX_SPACEDIM, Set::Sym::MajorMinor>::Zero();
77 : Set::Scalar etasum = 0.;
78 : for (unsigned int n = 0; n < models.size(); n++)
79 : etasum += eta[n];
80 : for (unsigned int n = 0; n < models.size(); n++)
81 : {
82 : ret.ddw += models[n].ddw * (eta[n] / etasum);
83 : }
84 : return ret;
85 : }
86 :
87 : static Transverse
88 2 : Zero()
89 : {
90 2 : Transverse ret;
91 2 : ret.Define(0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
92 2 : return ret;
93 0 : }
94 : static Transverse
95 44 : Random()
96 : {
97 44 : return Random(Util::Random(), Util::Random(), Util::Random(), Util::Random(), Util::Random());
98 : }
99 : static Transverse
100 44 : Random(Set::Scalar C11, Set::Scalar C12, Set::Scalar C13, Set::Scalar C33, Set::Scalar C44)
101 : {
102 44 : Transverse ret;
103 44 : Set::Scalar phi1 = 2.0 * Set::Constant::Pi * Util::Random();
104 44 : Set::Scalar Phi = 2.0 * Set::Constant::Pi * Util::Random();
105 44 : Set::Scalar phi2 = 2.0 * Set::Constant::Pi * Util::Random();
106 44 : ret.Define(C11, C12, C13, C33, C44, phi1, Phi, phi2);
107 44 : return ret;
108 0 : }
109 :
110 : static void
111 0 : Parse(Transverse &value, IO::ParmParse &pp)
112 : {
113 0 : Set::Scalar C11 = NAN, C12 = NAN, C13 = NAN, C33 = NAN, C44 = NAN;
114 :
115 0 : pp_query_default("C11", C11, 1.68); // Elastic constant
116 0 : pp_query_default("C12", C12, 1.21); // Elastic constant
117 0 : pp_query_default("C13", C13, 0.75); // Elastic constant
118 0 : pp_query_default("C33", C33, 1.68); // Elastic constant
119 0 : pp_query_default("C44", C44, 1.68); // Elastic constant
120 :
121 0 : if (pp.contains("random"))
122 : {
123 0 : value = Transverse::Random(C11, C12, C13, C33, C44);
124 0 : return;
125 : }
126 :
127 0 : Set::Scalar phi1 = NAN, Phi = NAN, phi2 = NAN;
128 0 : Set::Scalar small = 1e-8; // <- Fixed indentation (tab replaced with spaces)
129 :
130 0 : pp_query_default("phi1", phi1, small); // Bunge Euler angle :math:\phi_1
131 0 : pp_query_default("Phi", Phi, small); // Bunge Euler angle :math:\Phi
132 0 : pp_query_default("phi2", phi2, small); // Bunge Euler angle :math:\phi_2
133 0 : value.Define(C11, C12, C13, C33, C44, phi1, Phi, phi2);
134 : }
135 :
136 : #define OP_CLASS Transverse
137 : #define OP_VARS X(ddw)
138 : #include "Model/Solid/InClassOperators.H"
139 : };
140 : #include "Model/Solid/ExtClassOperators.H"
141 :
142 : } // namespace Linear
143 : } // namespace Solid
144 : } // namespace Model
145 :
146 : #endif
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