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[plugins/blsurfplugin.git] / doc / salome / gui / BLSURFPLUGIN / input / blsurf_hypo.doc
1 /*!
2
3 \page blsurf_hypo_page MG-CADSurf Parameters hypothesis
4
5 \anchor blsurf_top
6
7 \tableofcontents
8
9 \section blsurf_general_parameters General parameters
10
11 \image html blsurf_parameters.png
12
13 - <b>Name</b> - allows defining the name of the hypothesis (MG-CADSurf
14 Parameters_n by default).
15
16 - <b>Physical Mesh</b> - can be set to <em>None</em>, <em>Global size</em>
17   or <em>Local size</em>
18
19   - if set to <em>Global size</em>, only the <b>User size</b>,
20   <b>Max Size</b> and <b>Min Size</b> fields are taken into account.
21
22   - if set to <em>Local size</em>, behaves like <em>Custom</em> mode and takes into
23   account the "Gradation" parameter and the custom elements sizes given in the
24   "Local size" tab.
25
26 - <b>Geometrical mesh</b> - can be set to <em>None</em>, <em>Global size</em>
27
28   - if set to <em>Global size</em>, allows user input in <b>Mesh angle</b>,
29   <b>Mesh distance</b> and <b>Gradation</b> fields. These fields control
30   computation of the element size, so called <i>geometrical size</i>, conform
31   to the surface geometry considering local curvatures. If both the <b>User size</b>
32   and the <i>geometrical parameters</i> are defined, the  eventual element size
33   corresponds to the least of the two.
34
35 - <b>User size</b> - defines the size of the generated mesh elements. If "Relative value"
36 is checked, the value is relative to the diagonal of the shape.
37
38 - <b>Max Size</b> - defines the upper limit of mesh element size. If "Relative value"
39 is checked, the value is relative to the diagonal of the shape.
40
41 - <b>Min Size</b> - defines the lower limit of mesh element size. If "Relative value"
42 is checked, the value is relative to the diagonal of the shape.
43
44 - <b>Gradation</b> - maximum ratio between the lengths of two adjacent edges.
45
46 - <b>Quadratic mesh</b> - if checked, quadratic elements will be generated.
47
48 - <b>Mesh angle</b> - Limiting angle (in degree) between the plane of a triangle of the mesh and each of the tangent planes at the three vertices.
49 The smaller this angle is, the closer the mesh is to the exact surface, and the denser the resulting mesh is.
50
51 - <b>Mesh distance</b> - Maximum desired distance between a triangle and its supporting CAD surface.
52 The smaller this distance is, the closer the mesh is to the exact surface (only available in isotropic meshing).
53
54 - <b>Anisotropic</b> - if checked, this parameter defines the maximum anisotropic ratio of the metric governing the anisotropic meshing process.
55 The default value (0) means that the metric (and thus the generated elements) can be arbitrarily stretched.
56
57 - <b>Remove tiny edges</b> - if checked, the tiny (nano) edges are removed from the generated mesh.
58 The tiny edge value defines the minimal length under which an edge is considered to be a tiny one.
59
60 - <b>Remove bad elements</b> - if checked, the bad elements (slivers) are removed from the generated mesh.
61 The bad element value defines the aspect ratio triggering the "bad element” classification.
62
63 - <b>Mesh optimisation</b> - if checked, the mesh will be optimized in order to get better shaped elements.
64
65 - <b>Allow Quadrangles</b> - if checked, allows the creation of quadrilateral elements.
66
67 \ref blsurf_top "Back to top"
68
69 \section blsurf_advanced_parameters Advanced parameters
70
71 The notion of <i>diag</i> used in the descriptions means the diagonal of the bounding box of the geometrical object to mesh.
72
73 \image html blsurf_parameters_advanced.png
74
75 - <b>PreCAD options</b> -if checked, the PreCAD module will be used. This module has
76 two main goals:
77
78   - Complete missing or inadequate CAD descriptions.
79
80   - Perform topology reconstruction and specific geometry
81   enhancement for mesh generation.
82
83   \n This module requires a specific licence. The following PreCAD
84   options are the most significant and important ones:
85
86     - <b>Merge Edges</b> - allows PreCAD to optimize the geometry by merging some
87     edges. This option is checked by default.
88
89     - <b>Process 3D topology</b> - allows PreCAD to perform the cleanup processing.
90     This option is checked by default.
91
92     - <b>Discard input topology</b> - computes the CAD topology from scratch, 
93     without considering the topological information contained in the original CAD
94     (useful for iges files). This option is unchecked by default.
95
96 - <b>Verbosity level</b> - defines the percentage of "verbosity" of
97 MeshGems-CADSurf and MeshGems-PreCAD [0-10].
98
99 - <b>ExportGMF</b> - saves the computed mesh into a GMF file (.mesh or .meshb).
100
101 - <b>Add option</b> - provides the choice of multiple PreCAD and MG-CADSurf 
102 advanced options, which appear, if selected, in a table where it is 
103 possible to input the value of the option and edit it later.
104
105 - <b>Clear option</b> - removes the option selected in the table.
106
107 The following MG-CADSurf options are commonly usable:
108
109 - \b frontal (integer)
110
111   - 1 - the mesh generator inserts points with an advancing front method.
112
113   - 0 - it inserts them with an algebraic method (on internal edges). This method is
114   slightly faster but generates less regular meshes.
115
116   \n Default is 1.
117
118 - \anchor blsurf_hinterpol_flag \b hinterpol_flag (integer) - determines the computation of an
119 interpolated value <i>v</i> between two points <i>P1</i> and <i>P2</i> on a
120 curve. Let <i>h1</i> be the value at point <i>P1,</i> <i>h2</i> be the value at point
121 <i>P2,</i> and <i>t</i> be a parameter varying from 0 to 1 when moving from <i>P1
122 to</i> <i>P2</i>.
123
124   - 0 - the interpolation is linear: \f$v = h1 + t (h2 - h1 )\f$
125
126   - 1 - the interpolation is geometric: \f$v = h1 \times \left( \frac{h1}{h2} \right)^{t}\f$
127
128   - 2 - the interpolation is sinusoidal: \f$v = \frac{h1+h2}{2} + \frac{h1-h2}{2 \cdot \cos(\pi \cdot t)}\f$
129
130   \n Default is 0.
131
132 - \anchor blsurf_hmean_flag \b hmean_flag (integer) - determines the computation of the average of several
133 values:
134
135   - -1 - the minimum is computed.
136
137   - 0 or 2 - the arithmetic average is computed.
138
139   - 1 - the geometric average is computed.
140
141   \n Default is 0.
142
143 The following PreCAD options are commonly usable. 
144
145 - \b closed_geometry (boolean) - describes whether the working geometry
146 should be closed or not. When activated, this option helps PreCAD to process 
147 the dirtiest geometries. By default this option is 0.
148
149 - \b create_tag_collision (boolean) - creates new tags from original ones in case
150 of collision (entity merge or association for example). By default
151 this option is 1.
152
153 - \b debug (bool) - If debug = 1 PreCAD will be very verbose and will output
154 some intermediate files in the working directory. By default this
155 option is 0.
156
157 - \b manifold_geometry (int) - describes whether the working geometry should be manifold or not.
158 When activated, this option helps PreCAD to process the dirtiest
159 geometries. By default this option is 0.
160
161 - \b periodic_tolerance (real) - defines the maximum distance error accepted between
162 two sets of periodic entities. By default this option is \f$\mathrm{diag} \times 10^{-5}\f$.
163
164 - \b remove_tiny_edges (boolean) -optimize the geometry by removing the nano edges whenever possible.
165 By default this option is 0.
166
167 - \b required_entities (char) -controls the correction operations. Possible values are:
168
169   - "respect" - PreCAD is not allowed to correct or optimize a required edge.
170
171   - "ignore" - PreCAD is allowed to correct a required edge.
172
173   - "clear" - PreCAD will erase "required" status of each required entities, and will thus
174   be allowed to correct a required edge.
175
176   \n By default this option is "respect".
177
178 - \b sewing_tolerance (real) - tolerance of the assembly. It rarely requires to be tuned.
179 By default this option is \f$\mathrm{diag} \times 5 \cdot 10^{-4}\f$.
180
181 - \b tags (char) -controls the optimisation process. Possible values are:
182
183   - "respect" - PreCAD is not allowed to cross the CAD attributes boundaries for optimisation purpose.
184
185   - "ignore" - PreCAD is allowed to cross the CAD attributes boundaries for optimisation.
186
187   - "clear" - PreCAD will erase each tgas of each entities, and will thus
188   be allowed to cross the CAD attributes boundaries in its optimisation purpose.
189
190   \n By default this option is "respect".
191
192 - \b tiny_edge_length (real) -  the length below which en edge is considered as nano for the topology processing.
193 By default this option is \f$10^{-5}\f$.
194
195 \ref blsurf_top "Back to top"
196
197 \section blsurf_local_size Local size
198
199 Local sizes can be defined on faces, edges or vertices:
200
201 - The faces, edges and vertices can belong to the meshed geometrical
202 object or to its sub-shapes (created using <b>Explode</b> command).
203
204 - Groups of faces, edges and vertices are also handled.
205
206 - It is possible to attribute the same size to several geometries using multi-selection.
207
208 - The sizes are constant values or python functions.
209
210 - In case of a python function, the following rules must be respected:
211
212   - The name of the function is f.
213
214   - If geometry is a face or a group of faces, the function is f(u,v).
215
216   - If geometry is an edge or a group of edges, the function is f(t).
217
218   - If geometry is a vertex or a group of vertices, the function is f().
219
220   - The function must return a double.
221
222 3 different types of size maps can be defined:
223
224 -# \ref blsurf_sizemap_computation "Computation of the physical size"
225 -# \ref blsurf_attractor "Advanced maps"
226 -# \ref blsurf_attractor_computation "Computation of attractors"
227
228 \ref blsurf_top "Back to top"
229
230 \subsection blsurf_sizemap_computation Computation of the physical size
231
232 \image html blsurf_parameters_sizemap1.png 
233
234 The physical size is obtained by querying sizemap functions associated
235 to the input CAD object for surfaces, curves and points.
236 Each function can either return a value h (which is then trimmed
237 between the two bounds hphymin and hphymax), or "no answer" (by not
238 assigning a value to h), thus providing great flexibility in the
239 specification of the sizes. The computation depends on whether point P
240 is internal to a surface, internal to a curve, or at the end of
241 several curves:
242
243 - If point P is internal to a surface, the CAD surface size function
244 is queried. If no answer is returned, one interpolates with the values
245 at the vertices of the discretized interface curves.
246
247 - If point P is internal to a curve, the CAD curve size function is
248 queried first. If no answer is returned, the surface size function is
249 queried for every adjacent surface and the mean value of the returned
250 values is computed. If no answer is returned, sizes h1 and h2 at both
251 ends of the curve are considered (see next item) and the interpolated
252 value is computed.
253
254 - If point P is at the extremity of several curves, the CAD point size
255 function is queried first. If no answer is returned, the curve size
256 function is queried for every adjacent curve and the mean value of the
257 returned values is computed. If no answer is returned, the surface
258 size function is queried for every adjacent surface and the mean value
259 of the returned values is computed. If there is still no answer
260 returned, the default value hphydef is kept.
261
262 In order to compute the mean of several values, the arithmetic mean is
263 used by default, but this can be modified by the parameter
264 \ref blsurf_hmean_flag "hmean flag". In the same way, in order to
265 interpolate two values, a linear interpolation is used by default, but
266 this can be modified by \ref blsurf_hinterpol_flag "hinterpol flag". 
267
268 \ref blsurf_local_size "Back to \"Local size\""\n
269 \ref blsurf_top "Back to top"
270
271 \subsection blsurf_attractor Advanced maps
272
273 \image html blsurf_parameters_sizemap2.png 
274
275 More specific size maps can be defined on faces. 
276
277 - <i> Attractors </i> allow to define the size of the mesh elements
278 on a face so that the mesh is the finest on the attractor shape and
279 becomes coarser when getting far from this shape.
280
281   - The selected attractor can be a Vertex, an Edge, a Wire or a
282   Compound mixing several entities of those types.
283
284   - The attractor doesn't have to be a sub-shape of the shape to mesh.
285
286   - The size will grow exponentially (see the formula below) but is
287   bounded by gradation, \n so if you want the formula to be strictly
288   respected, you should set the <i>gradation</i> 
289   to its maximum (2.5) in the <i>arguments</i> tab. 
290
291 - Furthermore you can choose to <i> keep the size constant </i>
292 until a certain distance from a shape. This option can be combined or
293 not with an <i>attractor</i> size map described above. 
294
295   - If the two options are combined the size will remain constant
296   until the distance specified in "constant over" and grow then as
297   prescribed by the attractor function.
298
299   - Else the growing is only controled by the standard arguments of
300   MG-CADSurf (gradation ...).
301
302 \image html blsurf_const_size_near_shape2.png "Example of size map with constant size option, the size is kept constant on the left side of the surface until a certain distance"
303
304 \note The validation of the hypothesis might take a few seconds if
305 attractors are defined or the "constant size" option is used because a
306 map of distances has to be built on the whole surface for each face
307 where such a hypothesis has been defined.
308
309 \sa Sample TUI Script of the \ref tui_blsurf "creation of a MG-CADSurf hypothesis", including size map.
310
311 \ref blsurf_local_size "Back to \"Local size\""\n
312 \ref blsurf_top "Back to top"
313
314 \subsection blsurf_attractor_computation Computation of attractors
315
316 The size grows exponentially following the equation : 
317 \f$h(d) = \mathrm{User Size} + (\mathrm{h\_start} - \mathrm{User Size}) \times e ^ { - \left( \frac{d}{R} \right) ^ {2} }\f$
318
319 Where :
320
321 - h_start is the desired size on the given attractor shape
322
323 - d is the distance of the current point from the attractor
324 shape. The distance is the geodesic distance (i.e. calculated by following the surface to be meshed)
325
326 - R is called the distance of influence and allows controlling the growth rate of the mesh
327
328 \image html blsurf_attractors2.png "Example of mesh created using attractors, the attractors here are the side edges and the size grows from the side of the surface towards the apex"
329
330 \ref blsurf_local_size "Back to \"Local size\""\n
331 \ref blsurf_top "Back to top"
332
333 \section blsurf_enforced_elements Enforced vertices
334
335 \image html blsurf_parameters_enforced_vertices.png
336
337 It is possible to define some enforced vertices to MG-CADSurf algorithm.
338 An enforced vertex is defined on a Face or a Compound by
339
340 - selecting an existing Vertex or Compound,
341
342 - or creating a new vertex given its coordinates.
343
344 The enforced vertex is the projection of a point defined by its
345 (x,y,z) coordinates on the selected face.
346
347 - It is possible to define several enforced vertices on a face or a group of faces.
348
349 - If the projected point is on the boundary or outside of the face, it will be ignored.
350
351 - If a group name is specified : If the group exists, the enforced nodes will be added in the existing group, if the group does not exist it will be created.
352
353 All the internal vertices of the faces can be considered as enforced vertices if the corresponding checkbox is checked.
354 A group can optionnaly be defined on those enforced vertices.
355
356 \sa Sample TUI Script of the \ref tui_blsurf "creation of a MG-CADSurf hypothesis", including enforced vertices.
357
358 \ref blsurf_top "Back to top"
359
360
361 \section blsurf_periodicity Periodicity
362
363 \subsection periodicity_introduction Introduction
364
365 Periodicity is used to have the same discretization on two faces (in 3D) or two edges (in 2D).
366 This is useful for instance for a Representative Volume Element so that the translated meshes share the same nodes on the common faces.
367
368 In GUI, periodicity association uses PreCAD (optional MG-CADSurf add-on). Be sure to have a PreCAD license to be able to use it. Otherwise, use \ref periodicity_tui_basic_api_usage "the basic API in TUI" or the \ref periodicity_tui_advanced_api_usage "the advanced API in TUI".
369
370 \image html blsurf_periodicity_translation.png "Two periodic faces (translation)"
371
372 \image html blsurf_periodicity_reflexion.png "Two periodic faces (reflexion)"
373
374 \image html blsurf_periodicity_2D.png "Associations of edges in 2D (both red edges are associated with each other)"
375
376 \subsection periodicity_gui_usage GUI usage
377
378 \image html blsurf_parameters_periodicity.png
379
380 The periodicity association can be defined:
381
382 - on 2 groups of faces (in 3D)
383 - on 2 groups of edges (in 2D)
384
385 If the transformation is a translation, PreCAD makes the periodicity association with only this information.
386
387 Otherwise, for instance a rotation, the user has to define 3 non-colinear vertices and their image by the transformation.
388
389 \subsection periodicity_tui_precad_usage TUI PreCAD usage
390
391 The two methods to define periodicity with PreCAD are
392 (the former name of <em>MG-CADSurf</em> is \a BLSURF and names
393 of the corresponding classes and modules still include \a "BLSURF"):
394 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddPreCadFacesPeriodicity 
395 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddPreCadEdgesPeriodicity
396
397 List of source and target vertices to define a transformation are optional.
398
399 \sa Sample TUI Script of the definition of MG-CADSurf periodicity \ref tui_blsurf_periodicity_preCAD "using preCAD".
400
401 \subsection periodicity_tui_basic_api_usage TUI Basic API usage
402
403 In the CADSurf basic API, only available in TUI, the periodicity must be defined face by face, edge by edge and vertex by vertex.
404
405 The methods are:
406 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddFacePeriodicity
407 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddEdgePeriodicity
408 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddEdgePeriodicityWithoutFaces
409 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddVertexPeriodicity
410
411 Sample TUI Script of the definition of MG-CADSurf periodicity \ref tui_blsurf_periodicity_basic "using basic API (without preCAD)".
412
413 \subsection periodicity_tui_advanced_api_usage TUI Advanced API usage
414
415 To ease the periodicity description, the basic API methods can be called through two advanced methods, given two geom groups and a python geom transformation:
416
417 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddAdvancedFacesPeriodicity (in 3D)
418 - BLSURFPluginBuilder.BLSURF_Algorithm.AddAdvancedEdgesPeriodicity (in 2D)
419
420 Sample TUI Script of the definition of MG-CADSurf periodicity \ref tui_blsurf_periodicity_advanced "using advanced API (without preCAD)".
421
422 \ref blsurf_top "Back to top"
423
424 */