IntegrableFunctional.hpp

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#pragma once
 
#include <functional>
#include <Eigen/Dense>
#include <polyfem/assembler/MatParams.hpp>
#include <polyfem/utils/JSONUtils.hpp>
#include <polyfem/assembler/Assembler.hpp>
 
using namespace polyfem::assembler;
 
namespace polyfem
{
    class IntegrableFunctional
    {
    public:
        struct ParameterType
        {
            double t = 0.;
            int step = 0;
            int elem = -1;
 
            int node = -1;
            int body_id = -1;
            int boundary_id = -1;
        };
 
        typedef std::function<void(const Eigen::MatrixXd &, const Eigen::MatrixXd &, const Eigen::MatrixXd &, const Eigen::MatrixXd &, const Eigen::VectorXd &, const Eigen::VectorXd &, const Eigen::MatrixXd &, const assembler::ElementAssemblyValues &, const ParameterType &, Eigen::MatrixXd &)> functionalType;
 
        IntegrableFunctional() = default;
 
        void set_j(const functionalType &j);
        void set_dj_dx(const functionalType &dj_dx);
        void set_dj_du(const functionalType &dj_du);
        void set_dj_dgradu(const functionalType &dj_dgradu);
        void set_dj_dgradu_local(const functionalType &dj_dgradu_local);
        void set_dj_dgradx(const functionalType &dj_dgradx);
 
        void evaluate(const Eigen::MatrixXd& elastic_params, const Eigen::MatrixXd &local_pts, const Eigen::MatrixXd &pts, const Eigen::MatrixXd &u, const Eigen::MatrixXd &grad_u, const Eigen::MatrixXd &reference_normals, const assembler::ElementAssemblyValues &vals, ParameterType &params, Eigen::MatrixXd &val) const;
        void dj_dx(const Eigen::MatrixXd& elastic_params, const Eigen::MatrixXd &local_pts, const Eigen::MatrixXd &pts, const Eigen::MatrixXd &u, const Eigen::MatrixXd &grad_u, const Eigen::MatrixXd &reference_normals, const assembler::ElementAssemblyValues &vals, ParameterType &params, Eigen::MatrixXd &val) const;
        void dj_du(const Eigen::MatrixXd& elastic_params, const Eigen::MatrixXd &local_pts, const Eigen::MatrixXd &pts, const Eigen::MatrixXd &u, const Eigen::MatrixXd &grad_u, const Eigen::MatrixXd &reference_normals, const assembler::ElementAssemblyValues &vals, ParameterType &params, Eigen::MatrixXd &val) const;
        void dj_dgradu(const Eigen::MatrixXd& elastic_params, const Eigen::MatrixXd &local_pts, const Eigen::MatrixXd &pts, const Eigen::MatrixXd &u, const Eigen::MatrixXd &grad_u, const Eigen::MatrixXd &reference_normals, const assembler::ElementAssemblyValues &vals, ParameterType &params, Eigen::MatrixXd &val) const;
        void dj_dgradu_local(const Eigen::MatrixXd& elastic_params, const Eigen::MatrixXd &local_pts, const Eigen::MatrixXd &pts, const Eigen::MatrixXd &u, const Eigen::MatrixXd &grad_u, const Eigen::MatrixXd &reference_normals, const assembler::ElementAssemblyValues &vals, ParameterType &params, Eigen::MatrixXd &val) const;
        void dj_dgradx(const Eigen::MatrixXd& elastic_params, const Eigen::MatrixXd &local_pts, const Eigen::MatrixXd &pts, const Eigen::MatrixXd &u, const Eigen::MatrixXd &grad_u, const Eigen::MatrixXd &reference_normals, const assembler::ElementAssemblyValues &vals, ParameterType &params, Eigen::MatrixXd &val) const;
 
        inline bool depend_on_x() const { return has_x; }
        inline bool depend_on_u() const { return has_u; }
        inline bool depend_on_gradu() const { return has_gradu; }
        inline bool depend_on_gradu_local() const { return has_gradu_local; }
        inline bool depend_on_gradx() const { return has_gradx; }
 
    private:
        bool has_x = false, has_u = false, has_gradu = false, has_gradu_local = false, has_gradx = false;
        functionalType j_func_, dj_dx_func_, dj_du_func_, dj_dgradu_func_, dj_dgradu_local_func_, dj_dgradx_func_;
    };
} // namespace polyfem