src/solidModels/arbitraryCrack/solidCohesiveFixedModeMix/solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField.H

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | foam-extend: Open Source CFD
   4    \\    /   O peration     | Version:     3.2
   5     \\  /    A nd           | Web:         http://www.foam-extend.org
   6      \\/     M anipulation  | For copyright notice see file Copyright
   7 -------------------------------------------------------------------------------
   8 License
   9     This file is part of foam-extend.
  10
  11     foam-extend is free software: you can redistribute it and/or modify it
  12     under the terms of the GNU General Public License as published by the
  13     Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at your
  14     option) any later version.
  15
  16     foam-extend is distributed in the hope that it will be useful, but
  17     WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19     General Public License for more details.
  20
  21     You should have received a copy of the GNU General Public License
  22     along with foam-extend.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 Class
  25     solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
  26
  27 Description
  28     Cohesive law fv patch field for arbitrary crack procedure,
  29     where the mode mixity is fixed of a damaged face is fixed
  30     at the initiation mode mixity.
  31     Fixing the mode-mixity is only a valid approach when the
  32     it is clear that the mode-mixity does not change or if the
  33     damage zones are small.
  34
  35     This boundary was originally called cohesiveLawFvPatchVectorField.
  36     There are a couple of changes:
  37     cohesive law is looked up from constitutive model;
  38     only Dugdale cohesive law is allowed.
  39
  40     This method is based on:
  41     Camacho GT and Ortiz M, Computational modelling of impact damage in
  42     brittle materials, Int J Solids Structures, 33(20-22):2899-2938, 1996.
  43
  44 Author
  45     Zeljko Tukovic, FSB Zagreb.  All rights reserved.
  46
  47 SourceFiles
  48     solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField.C
  49
  50 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  51
  52 #ifndef solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField_H
  53 #define solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField_H
  54
  55 #include "fvPatchFields.H"
  56 #include "directionMixedFvPatchFields.H"
  57 #include "cohesiveFvPatch.H"
  58 //#include "cohesiveLaw.H"
  59 #include "Switch.H"
  60
  61 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  62
  63 namespace Foam
  64 {
  65
  66 /*---------------------------------------------------------------------------*\
  67                    Class cohesiveLawFvPatch Declaration
  68 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  69
  70 class solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
  71 :
  72     public directionMixedFvPatchVectorField
  73 {
  74
  75     // Private Data
  76
  77         //- Name of the displacement field
  78         const word fieldName_;
  79
  80         //- Name of rheology model
  81         //const word rheologyName_;
  82
  83         //- Cohesive law
  84         //cohesiveLaw* cohesiveLawPtr_;
  85
  86         //- Under-relaxation factor
  87         scalar relaxationFactor_;
  88
  89         //- Current traction
  90         vectorField traction_;
  91
  92         //- Current traction
  93         vectorField initiationTraction_;
  94
  95         //- Current separation distance
  96         vectorField separationDistance_;
  97
  98         //- Current separation distance
  99         vectorField oldSeparationDistance_;
 100
 101         //- Current unloading separation distance
 102         vectorField unloadingSeparationDistance_;
 103
 104         //- Minimal unloading relative separation distance
 105         scalar minUnloadingSeparationDistance_;
 106
 107         //- Ratio between shear and normal critical traction
 108         scalar beta_;
 109
 110         //- If yes, cohesive traction will be calculated
 111         //  using old separation distance
 112         Switch explicitSeparationDistance_;
 113
 114         //- If yes, contact procedure will be used to calculate
 115         //  cohesive traction for the negative normal separation distance
 116         Switch contact_;
 117
 118         //- Constant which determins slope of negative (contact)
 119         //  part of the traction separation curve
 120         scalar contactConstant_;
 121
 122         //- Current time index
 123         label curTimeIndex_;
 124
 125
 126 public:
 127
 128     //- Runtime type information
 129     TypeName("solidCohesiveFixedModeMix");
 130
 131
 132     // Constructors
 133
 134         //- Construct from patch and internal field
 135         solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
 136         (
 137             const fvPatch&,
 138             const DimensionedField<vector, volMesh>&
 139         );
 140
 141         //- Construct from patch, internal field and dictionary
 142         solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
 143         (
 144             const fvPatch&,
 145             const DimensionedField<vector, volMesh>&,
 146             const dictionary&
 147         );
 148
 149         //- Construct by mapping given
 150         //  solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField onto a new patch
 151         solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
 152         (
 153             const solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField&,
 154             const fvPatch&,
 155             const DimensionedField<vector, volMesh>&,
 156             const fvPatchFieldMapper&
 157         );
 158
 159         //- Construct as copy
 160         solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
 161         (
 162             const solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField&
 163         );
 164
 165         //- Construct and return a clone
 166         virtual tmp<fvPatchVectorField> clone() const
 167         {
 168             return tmp<fvPatchVectorField>
 169             (
 170                 new solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField(*this)
 171             );
 172         }
 173
 174         //- Construct as copy setting internal field reference
 175         solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField
 176         (
 177             const solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField&,
 178             const DimensionedField<vector, volMesh>&
 179         );
 180
 181         //- Construct and return a clone setting internal field reference
 182         virtual tmp<fvPatchVectorField> clone
 183         (
 184             const DimensionedField<vector, volMesh>& iF
 185         ) const
 186         {
 187             return tmp<fvPatchVectorField>
 188             (
 189                 new solidCohesiveFixedModeMixFvPatchVectorField(*this, iF)
 190             );
 191         }
 192
 193
 194     // Member functions
 195
 196         // Access
 197
 198             //- Return true if this patch field fixes a value.
 199             //  Needed to check if a level has to be specified while solving
 200             //  Poissons equations.
 201             virtual bool fixesValue() const
 202             {
 203                 return false;
 204             }
 205
 206             //- Return cohesive law
 207             //const cohesiveLaw& law() const;
 208
 209             //- Return current traction
 210             vectorField& initiationTraction()
 211             {
 212                 return initiationTraction_;
 213             }
 214
 215             //- Return const reference to current traction
 216             const vectorField& traction() const
 217             {
 218                 return traction_;
 219             }
 220
 221             //- Return reference to current traction
 222             vectorField& traction()
 223             {
 224                 return traction_;
 225             }
 226
 227             //- Normal traction
 228             //tmp<scalarField> normalTraction() const;
 229
 230             //- Relative separation distance
 231             tmp<scalarField> relativeSeparationDistance() const;
 232
 233             //- Effective traction
 234             //tmp<scalarField> effectiveTraction
 235             //(
 236             //    const vectorField& traction,
 237             //    const vectorField& normal
 238             //) const;
 239
 240             //- Effective traction
 241             // scalar effectiveTraction
 242             // (
 243             //     const vector& traction,
 244             //     const vector& normal
 245             // ) const;
 246
 247             //- New faces
 248             const scalar& beta() const
 249             {
 250                 return beta_;
 251             }
 252
 253
 254         // Mapping functions
 255
 256             //- Map (and resize as needed) from self given a mapping object
 257             virtual void autoMap
 258             (
 259                 const fvPatchFieldMapper&
 260             );
 261
 262             //- Reverse map the given fvPatchField onto this fvPatchField
 263             virtual void rmap
 264             (
 265                 const fvPatchVectorField&,
 266                 const labelList&
 267             );
 268
 269
 270         //- Update the coefficients associated with the patch field
 271         virtual void updateCoeffs();
 272
 273         //- Write
 274         virtual void write(Ostream&) const;
 275
 276
 277     // Member operators
 278
 279         virtual void operator=(const fvPatchVectorField&) {}
 280 };
 281
 282
 283 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 284
 285 } // End namespace Foam
 286
 287 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 288
 289 #endif
 290
 291 // ************************************************************************* //