src/FEmTool/FEmTool_LinearTension.cxx

   1 // Created on: 1998-11-06
   2 // Created by: Igor FEOKTISTOV
   3 // Copyright (c) 1998-1999 Matra Datavision
   4 // Copyright (c) 1999-2014 OPEN CASCADE SAS
   5 //
   6 // This file is part of Open CASCADE Technology software library.
   7 //
   8 // This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under
   9 // the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
  10 // by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
  11 // OCCT_LGPL_EXCEPTION.txt. Consult the file LICENSE_LGPL_21.txt included in OCCT
  12 // distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
  13 //
  14 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  15 // commercial license or contractual agreement.
  16
  17
  18 #include <FEmTool_ElementsOfRefMatrix.hxx>
  19 #include <FEmTool_LinearTension.hxx>
  20 #include <math.hxx>
  21 #include <math_GaussSetIntegration.hxx>
  22 #include <math_IntegerVector.hxx>
  23 #include <math_Matrix.hxx>
  24 #include <math_Vector.hxx>
  25 #include <PLib.hxx>
  26 #include <PLib_HermitJacobi.hxx>
  27 #include <PLib_JacobiPolynomial.hxx>
  28 #include <Standard_ConstructionError.hxx>
  29 #include <Standard_DomainError.hxx>
  30 #include <Standard_NotImplemented.hxx>
  31 #include <Standard_Type.hxx>
  32 #include <TColStd_HArray2OfInteger.hxx>
  33 #include <TColStd_HArray2OfReal.hxx>
  34
  35 FEmTool_LinearTension::FEmTool_LinearTension(const Standard_Integer WorkDegree,
  36                                              const GeomAbs_Shape ConstraintOrder):
  37        RefMatrix(0,WorkDegree,0,WorkDegree)
  38
  39 {
  40   static Standard_Integer Order = -333, WDeg = 14;
  41   static math_Vector MatrixElemts(0, ((WDeg+2)*(WDeg+1))/2 -1 );
  42
  43   myOrder = PLib::NivConstr(ConstraintOrder);
  44
  45   if (myOrder != Order) {
  46     //Calculating RefMatrix
  47     if (WorkDegree > WDeg) Standard_ConstructionError::Raise("Degree too high");
  48     Order = myOrder;
  49     Standard_Integer DerOrder = 1;
  50     Handle(PLib_HermitJacobi) theBase = new PLib_HermitJacobi(WDeg, ConstraintOrder);
  51     FEmTool_ElementsOfRefMatrix Elem = FEmTool_ElementsOfRefMatrix(theBase, DerOrder);
  52
  53     Standard_Integer maxDegree = WDeg+1;
  54     math_IntegerVector Order(1,1,Min(4*(maxDegree/2+1),math::GaussPointsMax()));
  55     math_Vector Lower(1,1,-1.), Upper(1,1,1.);
  56
  57     math_GaussSetIntegration anInt(Elem, Lower, Upper, Order);
  58     MatrixElemts = anInt.Value();
  59   }
  60
  61   Standard_Integer i, j, ii, jj;
  62   for(ii = i = 0; i <= WorkDegree; i++) {
  63     RefMatrix(i, i) =  MatrixElemts(ii);
  64     for(j = i+1, jj = ii+1; j <= WorkDegree; j++, jj++) {
  65       RefMatrix(j, i) = RefMatrix(i, j) =  MatrixElemts(jj);
  66     }
  67     ii += WDeg+1-i;
  68   }
  69 }
  70
  71 Handle(TColStd_HArray2OfInteger) FEmTool_LinearTension::DependenceTable() const
  72 {
  73   if(myCoeff.IsNull()) Standard_DomainError::Raise("FEmTool_LinearTension::DependenceTable");
  74
  75   Handle(TColStd_HArray2OfInteger) DepTab =
  76     new TColStd_HArray2OfInteger(myCoeff->LowerCol(), myCoeff->UpperCol(),
  77                                  myCoeff->LowerCol(), myCoeff->UpperCol(),0);
  78   Standard_Integer i;
  79   for(i=1; i<=myCoeff->RowLength(); i++) DepTab->SetValue(i,i,1);
  80
  81   return DepTab;
  82 }
  83
  84 Standard_Real FEmTool_LinearTension::Value()
  85 {
  86   Standard_Integer deg = Min(myCoeff->ColLength() - 1, RefMatrix.UpperRow()),
  87                    i, j, j0 = myCoeff->LowerRow(), degH = Min(2*myOrder+1, deg),
  88                    NbDim = myCoeff->RowLength(), dim;
  89
  90   TColStd_Array2OfReal NewCoeff( 1, NbDim, 0, deg);
  91
  92   Standard_Real coeff = (myLast - myFirst)/2., cteh3 = 2./coeff,
  93                 mfact, Jline;
  94
  95   Standard_Integer k1;
  96
  97
  98   Standard_Real J = 0.;
  99
 100   for(i = 0; i <= degH; i++) {
 101     k1 = (i <= myOrder)? i : i - myOrder - 1;
 102     mfact = Pow(coeff,k1);
 103     for(dim = 1; dim <= NbDim; dim++)
 104       NewCoeff(dim, i) = myCoeff->Value(j0 + i, dim) * mfact;
 105   }
 106
 107   for(i = degH + 1; i <= deg; i++) {
 108     for(dim = 1; dim <= NbDim; dim++)
 109       NewCoeff(dim, i) = myCoeff->Value(j0 + i, dim);
 110   }
 111
 112   for(dim = 1; dim <= NbDim; dim++) {
 113
 114     for(i = 0; i <= deg; i++) {
 115
 116       Jline = 0.5 * RefMatrix(i, i) * NewCoeff(dim, i);
 117
 118       for(j = 0; j < i; j++)
 119         Jline += RefMatrix(i, j) * NewCoeff(dim, j);
 120
 121       J += Jline * NewCoeff(dim, i);
 122
 123     }
 124
 125   }
 126
 127   return cteh3*J;
 128
 129
 130 }
 131
 132 void FEmTool_LinearTension::Hessian(const Standard_Integer Dimension1,
 133                                     const Standard_Integer Dimension2, math_Matrix& H)
 134 {
 135
 136   Handle(TColStd_HArray2OfInteger) DepTab = DependenceTable();
 137
 138   if(Dimension1 < DepTab->LowerRow() || Dimension1 > DepTab->UpperRow() ||
 139      Dimension2 < DepTab->LowerCol() || Dimension2 > DepTab->UpperCol())
 140     Standard_OutOfRange::Raise("FEmTool_LinearTension::Hessian");
 141
 142   if(DepTab->Value(Dimension1,Dimension2) == 0)
 143     Standard_DomainError::Raise("FEmTool_LinearTension::Hessian");
 144
 145   Standard_Integer deg = Min(RefMatrix.UpperRow(), H.RowNumber() - 1), degH = Min(2*myOrder+1, deg);
 146
 147   Standard_Real coeff = (myLast - myFirst)/2., cteh3 = 2./coeff, mfact;
 148   Standard_Integer k1, k2, i, j, i0 = H.LowerRow(), j0 = H.LowerCol(), i1, j1;
 149
 150   H.Init(0.);
 151
 152   i1 = i0;
 153   for(i = 0; i <= degH; i++) {
 154     k1 = (i <= myOrder)? i : i - myOrder - 1;
 155     mfact = Pow(coeff,k1)*cteh3;
 156     // Hermite*Hermite part of matrix
 157     j1 = j0 + i;
 158     for(j = i; j <= degH; j++) {
 159       k2 = (j <= myOrder)? j : j - myOrder - 1;
 160       H(i1, j1) = mfact*Pow(coeff, k2)*RefMatrix(i, j);
 161       if (i != j) H(j1, i1) = H(i1, j1);
 162       j1++;
 163     }
 164     // Hermite*Jacobi part of matrix
 165     j1 = j0 + degH + 1;
 166     for(j = degH + 1; j <= deg; j++) {
 167       H(i1, j1) = mfact*RefMatrix(i, j);
 168       H(j1, i1) = H(i1, j1);
 169       j1++;
 170     }
 171     i1++;
 172   }
 173
 174
 175   // Jacoby*Jacobi part of matrix
 176   i1 = i0 + degH + 1;
 177   for(i = degH+1; i <= deg; i++) {
 178     j1 = j0 + i;
 179     for(j = i; j <= deg; j++) {
 180       H(i1, j1) = cteh3*RefMatrix(i, j);
 181       if (i != j) H(j1, i1) = H(i1, j1);
 182       j1++;
 183     }
 184     i1++;
 185   }
 186
 187 }
 188
 189  void FEmTool_LinearTension::Gradient(const Standard_Integer Dimension, math_Vector& G)
 190 {
 191   if(Dimension < myCoeff->LowerCol() || Dimension > myCoeff->UpperCol())
 192     Standard_OutOfRange::Raise("FEmTool_LinearTension::Gradient");
 193
 194   Standard_Integer deg = Min(G.Length() - 1, myCoeff->ColLength() - 1);
 195
 196   math_Vector X(0,deg);
 197   Standard_Integer i, i1 = myCoeff->LowerRow();
 198   for(i = 0; i <= deg; i++) X(i) = myCoeff->Value(i1+i, Dimension);
 199
 200   math_Matrix H(0,deg,0,deg);
 201   Hessian(Dimension, Dimension, H);
 202
 203   G.Multiply(H, X);
 204
 205
 206 }