-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 3
/
failure_criteria.py
executable file
·287 lines (244 loc) · 12.1 KB
/
failure_criteria.py
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
# -*- coding: utf-8 -*-
import random
import numpy as np
import logging
from failure_criteria_graph import plot_failure_criteria
import stress_cyl
from config import *
class Criterion:
def __init__(self, ro_init, name):
self.ro = ro_init
self.name = name
def checkThisCriterion(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
if self.name == "CoulombMohr": return self.checkFailureCoulombPrev(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "FailureCoulomb": return self.checkFailureCoulomb(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "Tresk": return self.checkFailureTresk(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "FailureMises": return self.checkFailureMises(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "CoulombMohrP": return self.checkCoulombMohr(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "DruckerPragerInnerCircle": return self.checkDruckerPragerInnerCircle(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "DruckerPragerMiddleCircle":return self.checkDruckerPragerMiddleCircle(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "DruckerPragerOuterCircle": return self.checkDruckerPragerOuterCircle(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "DruckerPragerPlainStrain":return self.checkDruckerPragerPlainStrainState(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "DruckerPragerTriaxial": return self.checkDruckerPragerTriaxialCompression(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "TestCriteria": return self.testCriteria(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "MogiCoulomb": return self.checkMogiCoulomb(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if self.name == "ModifiedLade": return self.checkModifiedLade(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
return False
def check_cur_ro(self, j, ro, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
if not self.checkThisCriterion(j, ro, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
if ro < self.ro:
self.ro = ro
# else:
# logging.info("\t\t\tcriterion reached ro="+str(self.ro)+"\t"+self.name)
def checkFailureCoulombPrev(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# sigma3>sigma2>sigma1
# C0 прочность на одноосное сжатие
if sigma3 == 0 and sigma2 == 0 and sigma1 == 0:
# logging.info("all sigma equals zero")
return True
r = (sigma3 - sigma1) / 2
x0 = sigma1 + r
y0 = 0
# Ax+By+C=0
# logging.info("Coulomb checking " + str(j) + "phi: " + str(phi) + " C0: " + str(C0))
A = -np.tan(phi)
B = 1
C = -C0
# logging.info(str(A) + "x+" + str(B) + "y+" + str(C))
# расстояние между центром окружоности и прямой
dist = np.abs(A * x0 + B * y0 + C) / (A * A + B * B) ** 0.5
# logging.info("dist=" + str(dist))
# plot_failure_criteria(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if r>=dist:
# logging.info("failure criteria plotting")
return False
else:
return True
def checkFailureCoulomb(self, j, s1, s2, s3, phi, C0):
# !!! s1>s2>s3
# C0 прочность на одноосное сжатие
# #phi угол внутреннего трения
# phi = i*np.pi/180
q = (1 + np.sin(phi)) / (1 - np.sin(phi))
# ?
ans = (s3 >= (C0 + s1 * q))
if ans:
return False
else:
return True
def checkFailureTresk(self, j, s1, s2, s3, phi, C0):
# sigma3>sigma2>sigma1
# C_0 прочность на одноосное сжатие
# phi угол внутреннего трения
ans = s1-s3 - C0
if ans>0:
return False
else:
return True
def testCriteria(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# sigma3>sigma2>sigma1
# C_0 прочность на одноосное сжатие
# phi угол внутреннего трения
ans = random.random()
if ans:
return False
else:
return True
def checkFailureMises(self, j, s1, s2, s3, phi, C0):
# sigma_0 прочность на одноосное сжатие
# #phi угол внутреннего трения
# !!! s1>s2>s3
J2 = 1 / 6 * ((s1 - s2) ** 2 + (s1 - s3) ** 2 + (s2 - s3) ** 2)
ans = (J2 ** 0.5 - C0 / 3 > 0)
# ans=(J2**0.5-C0/3>0)
# условие разрушения
if ans:
return False
else:
return True
def checkCoulombMohr(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# return False if the failure occurs
A = (1 + np.sin(phi)) / (1 - np.sin(phi))
B = 2 * C0 * np.cos(phi) / (1 - np.sin(phi))
f = A * sigma3 + B - sigma1
# plotFailureCriteria(j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
if f < 0:
return False
return True
def checkDruckerPragerInnerCircle(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# return False if the failure occurs
A = 6 ** 0.5 * np.sin(phi) / (9 + 3 * np.sin(phi) ** 2) ** 0.5
B = 6 ** 0.5 * C0 * np.sin(phi) / (9 + 3 * np.sin(phi) ** 2) ** 0.5
J1 = sigma1 + sigma2 + sigma3
# J2 = ((sigma1-sigma2)**2+(sigma2-sigma3)**2+(sigma3-sigma1)**2)/6
J2 = ((sigma1-sigma2)**2+(sigma2-sigma3)**2+(sigma1-sigma3)**2)/6
f = A * J1 + B - J2 ** 0.5
if f < 0:
return False
return True
def checkDruckerPragerMiddleCircle(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# return False if the failure occurs
A = 2 * 2 ** 0.5 * np.sin(phi) / (3 + np.sin(phi))
B = 2 * 2 ** 0.5 * C0 * np.cos(phi) / (3 + np.sin(phi))
J1 = sigma1 + sigma2 + sigma3
J2 = ((sigma1 - sigma2) ** 2 + (sigma2 - sigma3) ** 2 + (sigma3 - sigma1) ** 2) / 6
f = A * J1 + B - J2 ** 0.5
if f < 0:
return False
return True
def checkDruckerPragerOuterCircle(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# return False if the failure occurs
A = 2 * 2 ** 0.5 * np.sin(phi) / (3 - np.sin(phi))
B = 2 * 2 ** 0.5 * C0* np.cos(phi) / (3 - np.sin(phi))
J1 = sigma1 + sigma2 + sigma3
J2 = ((sigma1 - sigma2) ** 2 + (sigma2 - sigma3) ** 2 + (sigma3 - sigma1) ** 2) / 6
f = A * J1 + B - J2 ** 0.5
if (f < 0):
return False
return True
def checkDruckerPragerPlainStrainState(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# return False if the failure occurs
A = 2 * np.sin(phi) / (9 - 3 * np.sin(phi)) ** 0.5
B = 6 * C0 * np.sin(phi) / (9 - 3 * np.sin(phi)) ** 0.5
J1 = sigma1 + sigma2 + sigma3
J2 = ((sigma1 - sigma2) ** 2 + (sigma2 - sigma3) ** 2 + (sigma3 - sigma1) ** 2) / 6
f = A * J1 + B - J2 ** 0.5
if f < 0:
return False
return True
def checkDruckerPragerTriaxialCompression(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
# return False if the failure occurs
A = np.tan(phi) / (9 + 12 * np.tan(phi) ** 2) ** 0.5
B = 3 * C0 / (9 + 12 * np.tan(phi) ** 2) ** 0.5
J1 = sigma1 + sigma2 + sigma3
J2 = ((sigma1 - sigma2) ** 2 + (sigma2 - sigma3) ** 2 + (sigma3 - sigma1) ** 2) / 6
f = A * J1 + B - J2 ** 0.5
if f < 0:
return False
return True
def checkMogiCoulomb(self, j, s1, s2, s3, phi, C0):
# !!! s1>s2>s3
q = (1+np.sin(phi))/(1-np.sin(phi))
a = 2*2**0.5/3 * C0/(q+1)
b = 2 * 2 ** 0.5 / 3 * (q-1) / (q + 1)
sigma_m2=(s1+s2)/2
f = a*3/(2*2**0.5)+b*3/(2*2**0.5)*sigma_m2-(s1-3)/2
# t_max = (a * 3 / (2 * 2 ** 0.5)) + (b * 3 / (2 * 2 ** 0.5)) * sigma_m2
# t_oct=1/3*((sigma1-sigma2)**2+(sigma1-sigma3)**2+(sigma2-sigma3)**2)**0.5
# t_oct=a+b*sigma_m2
if f < 0:
return False
return True
def checkModifiedLade(self, j, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0):
S = C0 / np.tan(phi)
ng=4*np.tan(phi)**2*(9-7*np.sin(phi))/(1-np.sin(phi))
I1__= (sigma1+S)+(sigma2+S)+(sigma3+S)
I3__= (sigma1+S)*(sigma2+S)*(sigma3+S)
f=-I1__**3/I3__+27+ng
if f < 0:
return False
return True
class FailureCriteria:
def __init__(self, ro_init, id):
self.id = id
self.criteria_list = []
self.criteria_names = [
"CoulombMohr",#0
# "FailureCoulomb", #1
"Tresk", #2
# "FailureMises", #3
# "CoulombMohrP", #4
# "DruckerPragerInnerCircle", #5
# "DruckerPragerMiddleCircle", #6
# "DruckerPragerOuterCircle", #7
"DruckerPragerPlainStrain", #8
"DruckerPragerTriaxial", #9
"MogiCoulomb", #10
"ModifiedLade" #11
# "TestCriteria" #12
]
for name in self.criteria_names:
self.criteria_list.append(Criterion(ro_init, name))
# массив ответов по всему сечению
self.ans_list=[True]*len(self.criteria_list)
# возвращает лист с решениями по каждому критерию в сечении
# False = Failure
def check_section(self, stress_at_well, phi, C0):
# перед проверкой сечения все ответы True
self.ans_list = [True]*len(self.criteria_list)
for stress_id, stress_cyl in enumerate(stress_at_well):
# logging.info(str(stress_id) + ": " + stress_cyl.getGeneralStressStr())
# logging.info("\ttrace comparison: " + str(stress_cyl.getTrace() - stress_cyl.get_gstress_trace()))
# logging.info("-------------------------------")
# проверяем по каждому критерию текующую точку и прибавляем к листу ответов по сечению
self.check_gstress_at_section(stress_cyl.getGeneralStress(),
phi,
C0)
# sigma3, sigma2, sigma1 = stress_cyl.getGeneralStress()
# plot_failure_criteria(stress_id, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
# logging.info("~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~")
# logging.info("criterion_ans_at_section:")
# logging.info(self.ans_list)
return self.ans_list
# в заданной точке
def check_gstress_at_point(self, gstress, phi, C0):
sigma3, sigma2, sigma1 = gstress
# в начале ответ по всем критериям True
# как только по одному критерию срабатывает ответ False/Fail
# решение по нему False
fcriteria_ans = [True for c in self.criteria_list]
for id, criterion in enumerate(self.criteria_list):
fcriteria_ans[id] = fcriteria_ans[id] and criterion.checkThisCriterion(id, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
# в результате получаем лист ответов по каждому критерию
# по данном тензору главных напряжений в одной точке
return fcriteria_ans
def check_gstress_at_section(self, gstress, phi, C0):
sigma3, sigma2, sigma1 = gstress
# в начале ответ по всем критериям True
# как только по одному критерию срабатывает ответ False/Fail
# решение по нему False
for id, criterion in enumerate(self.criteria_list):
self.ans_list[id] = self.ans_list[id] and criterion.checkThisCriterion(id, sigma3, sigma2, sigma1, phi, C0)
# в результате получаем лист ответов по каждому критерию
# по данном тензору главных напряжений в одной точке
return self.ans_list