src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx

   1 // Copyright (C) 2007-2013  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
   2 //
   3 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   4 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   5 // License as published by the Free Software Foundation; either
   6 // version 2.1 of the License.
   7 //
   8 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
   9 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11 // Lesser General Public License for more details.
  12 //
  13 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  14 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  15 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  16 //
  17 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  18 //
  19
  20 // File      : NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx
  21 // Author    : Edward AGAPOV (OCC)
  22 // Project   : SALOME
  23 //
  24 #include "NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.hxx"
  25
  26 #include "NETGENPlugin_Mesher.hxx"
  27 #include "NETGENPlugin_Hypothesis_2D.hxx"
  28
  29 #include <SMDS_MeshElement.hxx>
  30 #include <SMDS_MeshNode.hxx>
  31 #include <SMESHDS_Mesh.hxx>
  32 #include <SMESH_Comment.hxx>
  33 #include <SMESH_Gen.hxx>
  34 #include <SMESH_Mesh.hxx>
  35 #include <SMESH_MesherHelper.hxx>
  36 #include <SMESH_subMesh.hxx>
  37 #include <StdMeshers_FaceSide.hxx>
  38 #include <StdMeshers_LengthFromEdges.hxx>
  39 #include <StdMeshers_MaxElementArea.hxx>
  40 #include <StdMeshers_QuadranglePreference.hxx>
  41 #include <StdMeshers_ViscousLayers2D.hxx>
  42
  43 #include <Precision.hxx>
  44 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  45 #include <Standard_Failure.hxx>
  46
  47 #include <utilities.h>
  48
  49 #include <list>
  50 #include <vector>
  51 #include <limits>
  52
  53 /*
  54   Netgen include files
  55 */
  56 namespace nglib {
  57 #include <nglib.h>
  58 }
  59 #ifndef OCCGEOMETRY
  60 #define OCCGEOMETRY
  61 #endif
  62 #include <occgeom.hpp>
  63 #include <meshing.hpp>
  64 //#include <meshtype.hpp>
  65 namespace netgen {
  66 #ifdef NETGEN_V5
  67   extern int OCCGenerateMesh (OCCGeometry&, Mesh*&, MeshingParameters&, int, int);
  68 #else
  69   extern int OCCGenerateMesh (OCCGeometry&, Mesh*&, int, int, char*);
  70 #endif
  71   extern MeshingParameters mparam;
  72 }
  73
  74 using namespace std;
  75 using namespace netgen;
  76 using namespace nglib;
  77
  78 //#define DUMP_SEGMENTS
  79
  80 //=============================================================================
  81 /*!
  82  *
  83  */
  84 //=============================================================================
  85
  86 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY(int hypId, int studyId,
  87                                                          SMESH_Gen* gen)
  88   : SMESH_2D_Algo(hypId, studyId, gen)
  89 {
  90   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
  91   _name = "NETGEN_2D_ONLY";
  92
  93   _shapeType = (1 << TopAbs_FACE);// 1 bit /shape type
  94
  95   _compatibleHypothesis.push_back("MaxElementArea");
  96   _compatibleHypothesis.push_back("LengthFromEdges");
  97   _compatibleHypothesis.push_back("QuadranglePreference");
  98   _compatibleHypothesis.push_back("NETGEN_Parameters_2D");
  99   _compatibleHypothesis.push_back("ViscousLayers2D");
 100
 101   _hypMaxElementArea = 0;
 102   _hypLengthFromEdges = 0;
 103   _hypQuadranglePreference = 0;
 104   _hypParameters = 0;
 105 }
 106
 107 //=============================================================================
 108 /*!
 109  *
 110  */
 111 //=============================================================================
 112
 113 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY()
 114 {
 115   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
 116 }
 117
 118 //=============================================================================
 119 /*!
 120  *
 121  */
 122 //=============================================================================
 123
 124 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CheckHypothesis (SMESH_Mesh&         aMesh,
 125                                                    const TopoDS_Shape& aShape,
 126                                                    Hypothesis_Status&  aStatus)
 127 {
 128   _hypMaxElementArea = 0;
 129   _hypLengthFromEdges = 0;
 130   _hypQuadranglePreference = 0;
 131
 132   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 133
 134   if (hyps.empty())
 135   {
 136     aStatus = HYP_OK; //SMESH_Hypothesis::HYP_MISSING;
 137     return true;  // (PAL13464) can work with no hypothesis, LengthFromEdges is default one
 138   }
 139
 140   aStatus = HYP_MISSING;
 141
 142   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 143   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 144   {
 145     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 146
 147     string hypName = hyp->GetName();
 148
 149     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 150       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 151     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 152       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 153     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 154       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 155     else if ( hypName == "NETGEN_Parameters_2D" )
 156       _hypParameters = static_cast<const NETGENPlugin_Hypothesis_2D*>(hyp);
 157     else if ( hypName == StdMeshers_ViscousLayers2D::GetHypType() )
 158       continue;
 159     else {
 160       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 161       return false;
 162     }
 163   }
 164
 165   int nbHyps = bool(_hypMaxElementArea) + bool(_hypLengthFromEdges) + bool(_hypParameters );
 166   if ( nbHyps > 1 )
 167     aStatus = HYP_CONCURENT;
 168   else
 169     aStatus = HYP_OK;
 170
 171   return ( aStatus == HYP_OK );
 172 }
 173
 174 //=============================================================================
 175 /*!
 176  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 177  */
 178 //=============================================================================
 179
 180 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 181                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 182 {
 183   netgen::multithread.terminate = 0;
 184
 185   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 186   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 187
 188   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 189   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 190   helper.SetElementsOnShape( true );
 191   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 192
 193   // build viscous layers if required
 194   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape/*.Oriented( TopAbs_FORWARD )*/);
 195   SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh = StdMeshers_ViscousLayers2D::Compute( aMesh, F );
 196   if ( !proxyMesh )
 197     return false;
 198
 199   // ------------------------
 200   // get all edges of a face
 201   // ------------------------
 202   TError problem;
 203   TSideVector wires =
 204     StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem, proxyMesh );
 205   if ( problem && !problem->IsOK() )
 206     return error( problem );
 207   int nbWires = wires.size();
 208   if ( nbWires == 0 )
 209     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 210   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 211     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 212                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 213
 214   // --------------------
 215   // compute edge length
 216   // --------------------
 217
 218   NETGENPlugin_Mesher aMesher( &aMesh, aShape, /*isVolume=*/false);
 219   netgen::OCCGeometry occgeo;
 220   aMesher.PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 221   occgeo.fmap.Clear(); // face can be reversed, which is wrong in this case (issue 19978)
 222   occgeo.fmap.Add( F );
 223
 224   if ( _hypParameters )
 225   {
 226     aMesher.SetParameters(_hypParameters);
 227   }
 228   else
 229   {
 230     double edgeLength = 0;
 231     if (_hypLengthFromEdges || (!_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea))
 232     {
 233       int nbSegments = 0;
 234       for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 235       {
 236         edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 237         nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 238       }
 239       if ( nbSegments )
 240         edgeLength /= nbSegments;
 241     }
 242     if ( _hypMaxElementArea )
 243     {
 244       double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 245       edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 246     }
 247     if ( edgeLength < DBL_MIN )
 248       edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 249
 250     netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 251     netgen::mparam.minh = aMesher.GetDefaultMinSize( aShape, netgen::mparam.maxh );
 252     netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 253     netgen::mparam.grading = 0.7; // very coarse mesh by default
 254   }
 255   occgeo.face_maxh = netgen::mparam.maxh;
 256
 257   // -------------------------
 258   // Make input netgen mesh
 259   // -------------------------
 260
 261   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
 262   netgen::Mesh * ngMesh = (netgen::Mesh*) ngLib._ngMesh;
 263
 264   Box<3> bb = occgeo.GetBoundingBox();
 265   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 266   ngMesh->SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), netgen::mparam.grading);
 267   ngMesh->SetGlobalH (netgen::mparam.maxh);
 268
 269   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 270   problem = aMesher.AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 271   if ( problem && !problem->IsOK() )
 272     return error( problem );
 273
 274   // -------------------------
 275   // Generate surface mesh
 276   // -------------------------
 277
 278 #ifndef NETGEN_V5
 279   char *optstr = 0;
 280 #endif
 281   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 282   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 283   int err = 1;
 284
 285   try {
 286 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 287     OCC_CATCH_SIGNALS;
 288 #endif
 289 #ifdef NETGEN_V5
 290     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, netgen::mparam, startWith, endWith);
 291 #else
 292     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 293 #endif
 294     if(netgen::multithread.terminate)
 295       return false;
 296     if ( err )
 297       error(SMESH_Comment("Error in netgen::OCCGenerateMesh() at ") << netgen::multithread.task);
 298   }
 299   catch (Standard_Failure& ex)
 300   {
 301     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 302     str << " at " << netgen::multithread.task
 303         << ": " << ex.DynamicType()->Name();
 304     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() ))
 305       str << ": " << ex.GetMessageString();
 306     error(str);
 307   }
 308   catch (...) {
 309     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 310     str << " at " << netgen::multithread.task;
 311     error(str);
 312   }
 313
 314   // ----------------------------------------------------
 315   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 316   // ----------------------------------------------------
 317
 318   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 319   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 320
 321   int nbInputNodes = nodeVec.size()-1;
 322   nodeVec.resize( nbNodes+1, 0 );
 323
 324   // add nodes
 325   for ( int ngID = nbInputNodes + 1; ngID <= nbNodes; ++ngID )
 326   {
 327     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point( ngID );
 328     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint(0), ngPoint(1), ngPoint(2));
 329     nodeVec[ ngID ] = node;
 330   }
 331
 332   // create faces
 333   const bool reverse = false; //( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 334   int i,j;
 335   for ( i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 336   {
 337     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 338     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 339     for (j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 340     {
 341       int pind = elem.PNum(j);
 342       if ( pind < 1 )
 343         break;
 344       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec[ pind ];
 345       if ( reverse )
 346         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 347       else
 348         nodes[ j-1 ] = node;
 349       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 350       {
 351         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 352         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 353       }
 354     }
 355     if ( j > elem.GetNP() )
 356     {
 357       SMDS_MeshFace* face = 0;
 358       if ( elem.GetType() == TRIG )
 359         face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 360       else
 361         face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 362     }
 363   }
 364
 365   ngLib._isComputeOk = !err;
 366   return !err;
 367 }
 368
 369 void NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CancelCompute()
 370 {
 371   SMESH_Algo::CancelCompute();
 372   netgen::multithread.terminate = 1;
 373 }
 374
 375 //=============================================================================
 376 /*!
 377  *
 378  */
 379 //=============================================================================
 380
 381 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
 382                                            const TopoDS_Shape& aShape,
 383                                            MapShapeNbElems& aResMap)
 384 {
 385   TopoDS_Face F = TopoDS::Face(aShape);
 386   if(F.IsNull())
 387     return false;
 388
 389   // collect info from edges
 390   int nb0d = 0, nb1d = 0;
 391   bool IsQuadratic = false;
 392   bool IsFirst = true;
 393   double fullLen = 0.0;
 394   TopTools_MapOfShape tmpMap;
 395   for (TopExp_Explorer exp(F, TopAbs_EDGE); exp.More(); exp.Next()) {
 396     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(exp.Current());
 397     if( tmpMap.Contains(E) )
 398       continue;
 399     tmpMap.Add(E);
 400     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(exp.Current());
 401     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
 402     if( anIt==aResMap.end() ) {
 403       SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 404       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 405       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
 406       return false;
 407     }
 408     std::vector<int> aVec = (*anIt).second;
 409     nb0d += aVec[SMDSEntity_Node];
 410     nb1d += Max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
 411     double aLen = SMESH_Algo::EdgeLength(E);
 412     fullLen += aLen;
 413     if(IsFirst) {
 414       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
 415       IsFirst = false;
 416     }
 417   }
 418   tmpMap.Clear();
 419
 420   // compute edge length
 421   double ELen = 0;
 422   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea) {
 423     if ( nb1d > 0 )
 424       ELen = fullLen / nb1d;
 425   }
 426   if ( _hypMaxElementArea ) {
 427     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 428     ELen = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 429   }
 430   GProp_GProps G;
 431   BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
 432   double anArea = G.Mass();
 433
 434   const int hugeNb = numeric_limits<int>::max()/10;
 435   if ( anArea / hugeNb > ELen*ELen )
 436   {
 437     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 438     SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 439     smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated.\nToo small element length",this));
 440     return false;
 441   }
 442   int nbFaces = (int) ( anArea / ( ELen*ELen*sqrt(3.) / 4 ) );
 443   int nbNodes = (int) ( ( nbFaces*3 - (nb1d-1)*2 ) / 6 + 1 );
 444   std::vector<int> aVec(SMDSEntity_Last);
 445   for(int i=SMDSEntity_Node; i<SMDSEntity_Last; i++) aVec[i]=0;
 446   if( IsQuadratic ) {
 447     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 448     aVec[SMDSEntity_Quad_Triangle] = nbFaces;
 449   }
 450   else {
 451     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 452     aVec[SMDSEntity_Triangle] = nbFaces;
 453   }
 454   SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 455   aResMap.insert(std::make_pair(sm,aVec));
 456
 457   return true;
 458 }