src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_Mesher.hxx

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   2 //
   3 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
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  15 //
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  17 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  18 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  19 //
  20 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  21 //
  22
  23 //  NETGENPlugin : C++ implementation
  24 // File      : NETGENPlugin_Mesher.hxx
  25 // Author    : Michael Sazonov (OCN)
  26 // Date      : 31/03/2006
  27 // Project   : SALOME
  28 //
  29 #ifndef _NETGENPlugin_Mesher_HXX_
  30 #define _NETGENPlugin_Mesher_HXX_
  31
  32 #include "NETGENPlugin_Defs.hxx"
  33
  34 #include <StdMeshers_FaceSide.hxx>
  35 #include <SMDS_MeshElement.hxx>
  36 #include <SMESH_Algo.hxx>
  37 #include <SMESH_ProxyMesh.hxx>
  38 #include <SALOMEDS_Tool.hxx>
  39
  40 #include <TopTools_IndexedMapOfShape.hxx>
  41
  42 namespace nglib {
  43 #include <nglib.h>
  44 }
  45
  46 #include <map>
  47 #include <vector>
  48 #include <set>
  49
  50 class NETGENPlugin_Hypothesis;
  51 class NETGENPlugin_Internals;
  52 class NETGENPlugin_SimpleHypothesis_2D;
  53 class SMESHDS_Mesh;
  54 class SMESH_Comment;
  55 class SMESH_Mesh;
  56 class SMESH_MesherHelper;
  57 class StdMeshers_ViscousLayers;
  58 class TopoDS_Shape;
  59 namespace netgen {
  60   class OCCGeometry;
  61   class Mesh;
  62 }
  63
  64 // Class for temporary folder switching
  65 class ChdirRAII
  66 {
  67   public:
  68 #ifndef WIN32
  69     ChdirRAII(const std::string& wd):_wd(wd) { if(_wd.empty()) return ; char *pwd(get_current_dir_name()); _od = pwd; free(pwd); chdir(_wd.c_str()); }
  70     ~ChdirRAII() { if(_od.empty()) return ; chdir(_od.c_str()); }
  71 #else
  72     ChdirRAII(const std::string& wd) : _wd(wd) {
  73       if (_wd.empty())
  74         return;
  75       TCHAR pwd[MAX_PATH];
  76       GetCurrentDirectory(sizeof(pwd), pwd);
  77       _od = Kernel_Utils::utf8_encode_s(pwd);
  78       SetCurrentDirectory(Kernel_Utils::utf8_decode_s(_wd).c_str());
  79     }
  80     ~ChdirRAII() {
  81       if (_od.empty()) return;
  82       SetCurrentDirectory(Kernel_Utils::utf8_decode_s(_od).c_str());
  83     }
  84 #endif
  85   private:
  86     std::string _wd;
  87     std::string _od;
  88 };
  89 //=============================================================================
  90 /*!
  91  * \brief Struct storing nb of entities in netgen mesh
  92  */
  93 //=============================================================================
  94
  95 struct NETGENPlugin_ngMeshInfo
  96 {
  97   int   _nbNodes, _nbSegments, _nbFaces, _nbVolumes;
  98   bool  _elementsRemoved; // case where netgen can remove free nodes
  99   char* _copyOfLocalH;
 100   NETGENPlugin_ngMeshInfo( netgen::Mesh* ngMesh=0, bool checkRemovedElems=false );
 101   void transferLocalH( netgen::Mesh* fromMesh, netgen::Mesh* toMesh );
 102   void restoreLocalH ( netgen::Mesh* ngMesh);
 103 };
 104
 105 //================================================================================
 106 /*!
 107  * \brief It correctly initializes netgen library at constructor and
 108  *        correctly finishes using netgen library at destructor
 109  */
 110 //================================================================================
 111
 112 struct NETGENPLUGIN_EXPORT NETGENPlugin_NetgenLibWrapper
 113 {
 114   bool           _isComputeOk;
 115   netgen::Mesh * _ngMesh;
 116
 117   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper();
 118   ~NETGENPlugin_NetgenLibWrapper();
 119   void setMesh( nglib::Ng_Mesh* mesh );
 120   nglib::Ng_Mesh* ngMesh() { return (nglib::Ng_Mesh*)(void*)_ngMesh; }
 121
 122
 123
 124   static int GenerateMesh(netgen::OCCGeometry& occgeo, int startWith, int endWith,
 125                           netgen::Mesh* & ngMesh);
 126   int GenerateMesh(netgen::OCCGeometry& occgeo, int startWith, int endWith )
 127   {
 128     return GenerateMesh( occgeo, startWith, endWith, _ngMesh );
 129   }
 130
 131   static void CalcLocalH( netgen::Mesh * ngMesh );
 132
 133   static void RemoveTmpFiles();
 134   static int& instanceCounter();
 135   void setOutputFile(std::string);
 136
 137  private:
 138   std::string getOutputFileName();
 139   void        removeOutputFile();
 140   std::string _outputFileName;
 141   // This will change current directory when the class is instanciated and switch
 142   ChdirRAII _tmpDir;
 143
 144
 145   ostream *       _ngcout;
 146   ostream *       _ngcerr;
 147   std::streambuf* _coutBuffer;   // to re-/store cout.rdbuf()
 148 };
 149
 150 //=============================================================================
 151 /*!
 152  * \brief This class calls the NETGEN mesher of OCC geometry
 153  */
 154 //=============================================================================
 155
 156 class NETGENPLUGIN_EXPORT NETGENPlugin_Mesher
 157 {
 158  public:
 159   // ---------- PUBLIC METHODS ----------
 160
 161   NETGENPlugin_Mesher (SMESH_Mesh* mesh, const TopoDS_Shape& aShape,
 162                        const bool isVolume);
 163   ~NETGENPlugin_Mesher();
 164   void SetSelfPointer( NETGENPlugin_Mesher ** ptr );
 165
 166   void SetParameters(const NETGENPlugin_Hypothesis*          hyp);
 167   void SetParameters(const NETGENPlugin_SimpleHypothesis_2D* hyp);
 168   void SetParameters(const StdMeshers_ViscousLayers*         hyp );
 169   void SetViscousLayers2DAssigned(bool isAssigned) { _isViscousLayers2D = isAssigned; }
 170
 171   void SetLocalSizeForChordalError( netgen::OCCGeometry& occgeo, netgen::Mesh& ngMesh );
 172   static void SetLocalSize( netgen::OCCGeometry& occgeo, netgen::Mesh& ngMesh );
 173
 174   bool Compute();
 175
 176   bool Evaluate(MapShapeNbElems& aResMap);
 177
 178   double GetProgress(const SMESH_Algo* holder,
 179                      const int *       algoProgressTic,
 180                      const double *    algoProgress) const;
 181
 182   static void PrepareOCCgeometry(netgen::OCCGeometry&          occgeom,
 183                                  const TopoDS_Shape&           shape,
 184                                  SMESH_Mesh&                   mesh,
 185                                  std::list< SMESH_subMesh* > * meshedSM=0,
 186                                  NETGENPlugin_Internals*       internalShapes=0);
 187
 188   static double GetDefaultMinSize(const TopoDS_Shape& shape,
 189                                   const double        maxSize);
 190
 191   static void RestrictLocalSize(netgen::Mesh& ngMesh,
 192                                 const gp_XYZ& p,
 193                                 double        size,
 194                                 const bool    overrideMinH=true);
 195
 196   static int FillSMesh(const netgen::OCCGeometry&          occgeom,
 197                        netgen::Mesh&                       ngMesh,
 198                        const NETGENPlugin_ngMeshInfo&      initState,
 199                        SMESH_Mesh&                         sMesh,
 200                        std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 201                        SMESH_Comment&                      comment,
 202                        SMESH_MesherHelper*                 quadHelper=0);
 203
 204   bool FillNgMesh(netgen::OCCGeometry&                occgeom,
 205                   netgen::Mesh&                       ngMesh,
 206                   std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 207                   const std::list< SMESH_subMesh* > & meshedSM,
 208                   SMESH_MesherHelper*                 quadHelper=0,
 209                   SMESH_ProxyMesh::Ptr                proxyMesh=SMESH_ProxyMesh::Ptr());
 210
 211   static void FixIntFaces(const netgen::OCCGeometry& occgeom,
 212                           netgen::Mesh&              ngMesh,
 213                           NETGENPlugin_Internals&    internalShapes);
 214
 215   static bool FixFaceMesh(const netgen::OCCGeometry& occgeom,
 216                           netgen::Mesh&              ngMesh,
 217                           const int                  faceID);
 218
 219   static void AddIntVerticesInFaces(const netgen::OCCGeometry&          occgeom,
 220                                     netgen::Mesh&                       ngMesh,
 221                                     std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 222                                     NETGENPlugin_Internals&             internalShapes);
 223
 224   static void AddIntVerticesInSolids(const netgen::OCCGeometry&         occgeom,
 225                                     netgen::Mesh&                       ngMesh,
 226                                     std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 227                                     NETGENPlugin_Internals&             internalShapes);
 228
 229   static SMESH_ComputeErrorPtr
 230     AddSegmentsToMesh(netgen::Mesh&                         ngMesh,
 231                       netgen::OCCGeometry&                  geom,
 232                       const TSideVector&                    wires,
 233                       SMESH_MesherHelper&                   helper,
 234                       std::vector< const SMDS_MeshNode* > & nodeVec,
 235                       const bool                            overrideMinH=true);
 236
 237   void SetDefaultParameters();
 238
 239   static SMESH_ComputeErrorPtr ReadErrors(const std::vector< const SMDS_MeshNode* >& nodeVec);
 240
 241
 242   static void toPython( const netgen::Mesh* ngMesh ); // debug
 243
 244  private:
 245
 246   SMESH_Mesh*          _mesh;
 247   const TopoDS_Shape&  _shape;
 248   bool                 _isVolume;
 249   bool                 _optimize;
 250   int                  _fineness;
 251   bool                 _isViscousLayers2D;
 252   double               _chordalError;
 253   netgen::Mesh*        _ngMesh;
 254   netgen::OCCGeometry* _occgeom;
 255
 256   int                  _curShapeIndex;
 257   volatile int         _progressTic;
 258   volatile double      _ticTime; // normalized [0,1] compute time per a SMESH_Algo::_progressTic
 259   volatile double      _totalTime;
 260
 261   const NETGENPlugin_SimpleHypothesis_2D * _simpleHyp;
 262   const StdMeshers_ViscousLayers*   _viscousLayersHyp;
 263
 264   // a pointer to NETGENPlugin_Mesher* field of the holder, that will be
 265   // nullified at destruction of this
 266   NETGENPlugin_Mesher ** _ptrToMe;
 267 };
 268
 269 //=============================================================================
 270 /*!
 271  * \brief Container of info needed to solve problems with internal shapes.
 272  *
 273  * Issue 0020676. It is made up as a class to be ready to extract from NETGEN
 274  * and put in SMESH as soon as the same solution is needed somewhere else.
 275  * The approach is to precompute internal edges in 2D and internal faces in 3D
 276  * and put their mesh correctly (twice) into netgen mesh.
 277  * In 2D, this class finds internal edges in faces and their vertices.
 278  * In 3D, it additionally finds internal faces, their edges shared with other faces,
 279  * and their vertices shared by several internal edges. Nodes built on the found
 280  * shapes and mesh faces built on the found internal faces are to be doubled in
 281  * netgen mesh to emulate a "crack"
 282  *
 283  * For internal faces a more simple solution is found, which is just to duplicate
 284  * mesh faces on internal geom faces without modeling a "real crack". For this
 285  * reason findBorderElements() is no more used anywhere.
 286  */
 287 //=============================================================================
 288
 289 class NETGENPLUGIN_EXPORT NETGENPlugin_Internals
 290 {
 291   SMESH_Mesh&       _mesh;
 292   bool              _is3D;
 293   //2D
 294   std::map<int,int> _e2face;//!<edges and their vertices in faces where they are TopAbs_INTERNAL
 295   std::map<int,std::list<int> > _f2v;//!<faces with internal vertices
 296   // 3D
 297   std::set<int>     _intShapes;
 298   std::set<int>     _borderFaces; //!< non-internal faces sharing the internal edge
 299   std::map<int,std::list<int> > _s2v;//!<solids with internal vertices
 300
 301 public:
 302   NETGENPlugin_Internals( SMESH_Mesh& mesh, const TopoDS_Shape& shape, bool is3D );
 303
 304   SMESH_Mesh& getMesh() const;
 305
 306   bool isShapeToPrecompute(const TopoDS_Shape& s);
 307
 308   // 2D meshing
 309   // edges
 310   bool hasInternalEdges() const { return !_e2face.empty(); }
 311   bool isInternalEdge( int id ) const { return _e2face.count( id ); }
 312   const std::map<int,int>& getEdgesAndVerticesWithFaces() const { return _e2face; }
 313   void getInternalEdges( TopTools_IndexedMapOfShape&  fmap,
 314                          TopTools_IndexedMapOfShape&  emap,
 315                          TopTools_IndexedMapOfShape&  vmap,
 316                          std::list< SMESH_subMesh* > smToPrecompute[]);
 317   // vertices
 318   bool hasInternalVertexInFace() const { return !_f2v.empty(); }
 319   const std::map<int,std::list<int> >& getFacesWithVertices() const { return _f2v; }
 320
 321   // 3D meshing
 322   // faces
 323   bool hasInternalFaces() const { return !_intShapes.empty(); }
 324   bool isInternalShape( int id ) const { return _intShapes.count( id ); }
 325   void findBorderElements( std::set< const SMDS_MeshElement*, TIDCompare > & borderElems );
 326   bool isBorderFace( int faceID ) const { return _borderFaces.count( faceID ); }
 327   void getInternalFaces( TopTools_IndexedMapOfShape&  fmap,
 328                          TopTools_IndexedMapOfShape&  emap,
 329                          std::list< SMESH_subMesh* >& facesSM,
 330                          std::list< SMESH_subMesh* >& boundarySM);
 331   // vertices
 332   bool hasInternalVertexInSolid() const { return !_s2v.empty(); }
 333   bool hasInternalVertexInSolid(int soID ) const { return _s2v.count(soID); }
 334   const std::map<int,std::list<int> >& getSolidsWithVertices() const { return _s2v; }
 335
 336
 337 };
 338
 339 #endif