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 #include <FEmTool_LinearTension.ixx>
  18 #include <PLib.hxx>
  19 #include <TColStd_HArray2OfInteger.hxx>
  20 #include <TColStd_HArray2OfReal.hxx>
  21 #include <PLib_JacobiPolynomial.hxx>
  22 #include <PLib_HermitJacobi.hxx>
  23 #include <FEmTool_ElementsOfRefMatrix.hxx>
  24 #include <math_IntegerVector.hxx>
  25 #include <math_Vector.hxx>
  26 #include <math_GaussSetIntegration.hxx>
  27 #include <math.hxx>
  28 #include <Standard_ConstructionError.hxx>
  29
  30 FEmTool_LinearTension::FEmTool_LinearTension(const Standard_Integer WorkDegree,
  31                                              const GeomAbs_Shape ConstraintOrder):
  32        RefMatrix(0,WorkDegree,0,WorkDegree)
  33
  34 {
  35   static Standard_Integer Order = -333, WDeg = 14;
  36   static math_Vector MatrixElemts(0, ((WDeg+2)*(WDeg+1))/2 -1 );
  37
  38   myOrder = PLib::NivConstr(ConstraintOrder);
  39
  40   if (myOrder != Order) {
  41     //Calculating RefMatrix
  42     if (WorkDegree > WDeg) Standard_ConstructionError::Raise("Degree too high");
  43     Order = myOrder;
  44     Standard_Integer DerOrder = 1;
  45     Handle(PLib_HermitJacobi) theBase = new PLib_HermitJacobi(WDeg, ConstraintOrder);
  46     FEmTool_ElementsOfRefMatrix Elem = FEmTool_ElementsOfRefMatrix(theBase, DerOrder);
  47
  48     Standard_Integer maxDegree = WDeg+1;
  49     math_IntegerVector Order(1,1,Min(4*(maxDegree/2+1),math::GaussPointsMax()));
  50     math_Vector Lower(1,1,-1.), Upper(1,1,1.);
  51
  52     math_GaussSetIntegration anInt(Elem, Lower, Upper, Order);
  53     MatrixElemts = anInt.Value();
  54   }
  55
  56   Standard_Integer i, j, ii, jj;
  57   for(ii = i = 0; i <= WorkDegree; i++) {
  58     RefMatrix(i, i) =  MatrixElemts(ii);
  59     for(j = i+1, jj = ii+1; j <= WorkDegree; j++, jj++) {
  60       RefMatrix(j, i) = RefMatrix(i, j) =  MatrixElemts(jj);
  61     }
  62     ii += WDeg+1-i;
  63   }
  64 }
  65
  66 Handle(TColStd_HArray2OfInteger) FEmTool_LinearTension::DependenceTable() const
  67 {
  68   if(myCoeff.IsNull()) Standard_DomainError::Raise("FEmTool_LinearTension::DependenceTable");
  69
  70   Handle(TColStd_HArray2OfInteger) DepTab =
  71     new TColStd_HArray2OfInteger(myCoeff->LowerCol(), myCoeff->UpperCol(),
  72                                  myCoeff->LowerCol(), myCoeff->UpperCol(),0);
  73   Standard_Integer i;
  74   for(i=1; i<=myCoeff->RowLength(); i++) DepTab->SetValue(i,i,1);
  75
  76   return DepTab;
  77 }
  78
  79 Standard_Real FEmTool_LinearTension::Value()
  80 {
  81   Standard_Integer deg = Min(myCoeff->ColLength() - 1, RefMatrix.UpperRow()),
  82                    i, j, j0 = myCoeff->LowerRow(), degH = Min(2*myOrder+1, deg),
  83                    NbDim = myCoeff->RowLength(), dim;
  84
  85   TColStd_Array2OfReal NewCoeff( 1, NbDim, 0, deg);
  86
  87   Standard_Real coeff = (myLast - myFirst)/2., cteh3 = 2./coeff,
  88                 mfact, Jline;
  89
  90   Standard_Integer k1;
  91
  92
  93   Standard_Real J = 0.;
  94
  95   for(i = 0; i <= degH; i++) {
  96     k1 = (i <= myOrder)? i : i - myOrder - 1;
  97     mfact = Pow(coeff,k1);
  98     for(dim = 1; dim <= NbDim; dim++)
  99       NewCoeff(dim, i) = myCoeff->Value(j0 + i, dim) * mfact;
 100   }
 101
 102   for(i = degH + 1; i <= deg; i++) {
 103     for(dim = 1; dim <= NbDim; dim++)
 104       NewCoeff(dim, i) = myCoeff->Value(j0 + i, dim);
 105   }
 106
 107   for(dim = 1; dim <= NbDim; dim++) {
 108
 109     for(i = 0; i <= deg; i++) {
 110
 111       Jline = 0.5 * RefMatrix(i, i) * NewCoeff(dim, i);
 112
 113       for(j = 0; j < i; j++)
 114         Jline += RefMatrix(i, j) * NewCoeff(dim, j);
 115
 116       J += Jline * NewCoeff(dim, i);
 117
 118     }
 119
 120   }
 121
 122   return cteh3*J;
 123
 124
 125 }
 126
 127 void FEmTool_LinearTension::Hessian(const Standard_Integer Dimension1,
 128                                     const Standard_Integer Dimension2, math_Matrix& H)
 129 {
 130
 131   Handle(TColStd_HArray2OfInteger) DepTab = DependenceTable();
 132
 133   if(Dimension1 < DepTab->LowerRow() || Dimension1 > DepTab->UpperRow() ||
 134      Dimension2 < DepTab->LowerCol() || Dimension2 > DepTab->UpperCol())
 135     Standard_OutOfRange::Raise("FEmTool_LinearTension::Hessian");
 136
 137   if(DepTab->Value(Dimension1,Dimension2) == 0)
 138     Standard_DomainError::Raise("FEmTool_LinearTension::Hessian");
 139
 140   Standard_Integer deg = Min(RefMatrix.UpperRow(), H.RowNumber() - 1), degH = Min(2*myOrder+1, deg);
 141
 142   Standard_Real coeff = (myLast - myFirst)/2., cteh3 = 2./coeff, mfact;
 143   Standard_Integer k1, k2, i, j, i0 = H.LowerRow(), j0 = H.LowerCol(), i1, j1;
 144
 145   H.Init(0.);
 146
 147   i1 = i0;
 148   for(i = 0; i <= degH; i++) {
 149     k1 = (i <= myOrder)? i : i - myOrder - 1;
 150     mfact = Pow(coeff,k1)*cteh3;
 151     // Hermite*Hermite part of matrix
 152     j1 = j0 + i;
 153     for(j = i; j <= degH; j++) {
 154       k2 = (j <= myOrder)? j : j - myOrder - 1;
 155       H(i1, j1) = mfact*Pow(coeff, k2)*RefMatrix(i, j);
 156       if (i != j) H(j1, i1) = H(i1, j1);
 157       j1++;
 158     }
 159     // Hermite*Jacobi part of matrix
 160     j1 = j0 + degH + 1;
 161     for(j = degH + 1; j <= deg; j++) {
 162       H(i1, j1) = mfact*RefMatrix(i, j);
 163       H(j1, i1) = H(i1, j1);
 164       j1++;
 165     }
 166     i1++;
 167   }
 168
 169
 170   // Jacoby*Jacobi part of matrix
 171   i1 = i0 + degH + 1;
 172   for(i = degH+1; i <= deg; i++) {
 173     j1 = j0 + i;
 174     for(j = i; j <= deg; j++) {
 175       H(i1, j1) = cteh3*RefMatrix(i, j);
 176       if (i != j) H(j1, i1) = H(i1, j1);
 177       j1++;
 178     }
 179     i1++;
 180   }
 181
 182 }
 183
 184  void FEmTool_LinearTension::Gradient(const Standard_Integer Dimension, math_Vector& G)
 185 {
 186   if(Dimension < myCoeff->LowerCol() || Dimension > myCoeff->UpperCol())
 187     Standard_OutOfRange::Raise("FEmTool_LinearTension::Gradient");
 188
 189   Standard_Integer deg = Min(G.Length() - 1, myCoeff->ColLength() - 1);
 190
 191   math_Vector X(0,deg);
 192   Standard_Integer i, i1 = myCoeff->LowerRow();
 193   for(i = 0; i <= deg; i++) X(i) = myCoeff->Value(i1+i, Dimension);
 194
 195   math_Matrix H(0,deg,0,deg);
 196   Hessian(Dimension, Dimension, H);
 197
 198   G.Multiply(H, X);
 199
 200
 201 }