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   _isSurfaceMeshing = true;
 132
 133   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 134
 135   if (hyps.empty())
 136   {
 137     aStatus = HYP_OK; //SMESH_Hypothesis::HYP_MISSING;
 138     return true;  // (PAL13464) can work with no hypothesis, LengthFromEdges is default one
 139   }
 140
 141   aStatus = HYP_MISSING;
 142
 143   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 144   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 145   {
 146     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 147
 148     string hypName = hyp->GetName();
 149
 150     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 151       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 152     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 153       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 154     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 155       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 156     else if ( hypName == "NETGEN_Parameters_2D" )
 157       _hypParameters = static_cast<const NETGENPlugin_Hypothesis_2D*>(hyp);
 158     else if ( hypName == StdMeshers_ViscousLayers2D::GetHypType() )
 159       continue;
 160     else {
 161       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 162       return false;
 163     }
 164   }
 165
 166   int nbHyps = bool(_hypMaxElementArea) + bool(_hypLengthFromEdges) + bool(_hypParameters );
 167   if ( nbHyps > 1 )
 168     aStatus = HYP_CONCURENT;
 169   else
 170     aStatus = HYP_OK;
 171
 172   return ( aStatus == HYP_OK );
 173 }
 174
 175 //=============================================================================
 176 /*!
 177  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 178  */
 179 //=============================================================================
 180
 181 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 182                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 183 {
 184   netgen::multithread.terminate = 0;
 185   netgen::multithread.task = "Surface meshing";
 186
 187   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 188   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 189
 190   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 191   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 192   helper.SetElementsOnShape( true );
 193   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 194
 195   // build viscous layers if required
 196   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape/*.Oriented( TopAbs_FORWARD )*/);
 197   SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh = StdMeshers_ViscousLayers2D::Compute( aMesh, F );
 198   if ( !proxyMesh )
 199     return false;
 200
 201   // ------------------------
 202   // get all edges of a face
 203   // ------------------------
 204   TError problem;
 205   TSideVector wires =
 206     StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem, proxyMesh );
 207   if ( problem && !problem->IsOK() )
 208     return error( problem );
 209   int nbWires = wires.size();
 210   if ( nbWires == 0 )
 211     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 212   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 213     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 214                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 215
 216   // --------------------
 217   // compute edge length
 218   // --------------------
 219
 220   NETGENPlugin_Mesher aMesher( &aMesh, aShape, /*isVolume=*/false);
 221   netgen::OCCGeometry occgeo;
 222   aMesher.PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 223   occgeo.fmap.Clear(); // face can be reversed, which is wrong in this case (issue 19978)
 224   occgeo.fmap.Add( F );
 225
 226   if ( _hypParameters )
 227   {
 228     aMesher.SetParameters(_hypParameters);
 229   }
 230   else
 231   {
 232     double edgeLength = 0;
 233     if (_hypLengthFromEdges || (!_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea))
 234     {
 235       int nbSegments = 0;
 236       for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 237       {
 238         edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 239         nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 240       }
 241       if ( nbSegments )
 242         edgeLength /= nbSegments;
 243     }
 244     if ( _hypMaxElementArea )
 245     {
 246       double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 247       edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 248     }
 249     if ( edgeLength < DBL_MIN )
 250       edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 251
 252     netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 253     netgen::mparam.minh = aMesher.GetDefaultMinSize( aShape, netgen::mparam.maxh );
 254     netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 255     netgen::mparam.grading = 0.7; // very coarse mesh by default
 256   }
 257   occgeo.face_maxh = netgen::mparam.maxh;
 258
 259   // -------------------------
 260   // Make input netgen mesh
 261   // -------------------------
 262
 263   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
 264   netgen::Mesh * ngMesh = (netgen::Mesh*) ngLib._ngMesh;
 265
 266   Box<3> bb = occgeo.GetBoundingBox();
 267   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 268   ngMesh->SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), netgen::mparam.grading);
 269   ngMesh->SetGlobalH (netgen::mparam.maxh);
 270
 271   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 272   problem = aMesher.AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 273   if ( problem && !problem->IsOK() )
 274     return error( problem );
 275
 276   // -------------------------
 277   // Generate surface mesh
 278   // -------------------------
 279
 280 #ifndef NETGEN_V5
 281   char *optstr = 0;
 282 #endif
 283   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 284   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 285   int err = 1;
 286
 287   try {
 288 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 289     OCC_CATCH_SIGNALS;
 290 #endif
 291 #ifdef NETGEN_V5
 292     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, netgen::mparam, startWith, endWith);
 293 #else
 294     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 295 #endif
 296     if(netgen::multithread.terminate)
 297       return false;
 298     if ( err )
 299       error(SMESH_Comment("Error in netgen::OCCGenerateMesh() at ") << netgen::multithread.task);
 300   }
 301   catch (Standard_Failure& ex)
 302   {
 303     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 304     str << " at " << netgen::multithread.task
 305         << ": " << ex.DynamicType()->Name();
 306     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() ))
 307       str << ": " << ex.GetMessageString();
 308     error(str);
 309   }
 310   catch (...) {
 311     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 312     str << " at " << netgen::multithread.task;
 313     error(str);
 314   }
 315
 316   // ----------------------------------------------------
 317   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 318   // ----------------------------------------------------
 319
 320   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 321   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 322
 323   int nbInputNodes = nodeVec.size()-1;
 324   nodeVec.resize( nbNodes+1, 0 );
 325
 326   // add nodes
 327   for ( int ngID = nbInputNodes + 1; ngID <= nbNodes; ++ngID )
 328   {
 329     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point( ngID );
 330     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint(0), ngPoint(1), ngPoint(2));
 331     nodeVec[ ngID ] = node;
 332   }
 333
 334   // create faces
 335   const bool reverse = false; //( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 336   int i,j;
 337   for ( i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 338   {
 339     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 340     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 341     for (j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 342     {
 343       int pind = elem.PNum(j);
 344       if ( pind < 1 )
 345         break;
 346       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec[ pind ];
 347       if ( reverse )
 348         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 349       else
 350         nodes[ j-1 ] = node;
 351       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 352       {
 353         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 354         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 355       }
 356     }
 357     if ( j > elem.GetNP() )
 358     {
 359       SMDS_MeshFace* face = 0;
 360       if ( elem.GetType() == TRIG )
 361         face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 362       else
 363         face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 364     }
 365   }
 366
 367   ngLib._isComputeOk = !err;
 368   return !err;
 369 }
 370
 371 void NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CancelCompute()
 372 {
 373   SMESH_Algo::CancelCompute();
 374   netgen::multithread.terminate = 1;
 375 }
 376
 377 //================================================================================
 378 /*!
 379  * \brief Return progress of Compute() [0.,1]
 380  */
 381 //================================================================================
 382
 383 double NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::GetProgress() const
 384 {
 385   const char* task1 = "Surface meshing";
 386   const char* task2 = "Optimizing surface";
 387   double res = 0;
 388   if ( _isSurfaceMeshing &&
 389        strncmp( netgen::multithread.task, task1, 3 ) == 0 )
 390   {
 391     res = 0.3 * SMESH_Algo::GetProgressByTic(); // [0, 0.3]
 392   }
 393   else //if ( strncmp( netgen::multithread.task, task2, 3 ) == 0)
 394   {
 395     if ( _isSurfaceMeshing )
 396     {
 397       NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY* me = (NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY*) this;
 398       me->_isSurfaceMeshing = false;
 399       me->_progressTic = 0; // to re-start GetProgressByTic() from 0.
 400     }
 401     res = 0.3 + 0.7 * SMESH_Algo::GetProgressByTic(); // [0.3, 1.]
 402   }
 403   //cout << netgen::multithread.task << " " <<res << endl;
 404   return res;
 405 }
 406
 407 //=============================================================================
 408 /*!
 409  *
 410  */
 411 //=============================================================================
 412
 413 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
 414                                            const TopoDS_Shape& aShape,
 415                                            MapShapeNbElems& aResMap)
 416 {
 417   TopoDS_Face F = TopoDS::Face(aShape);
 418   if(F.IsNull())
 419     return false;
 420
 421   // collect info from edges
 422   int nb0d = 0, nb1d = 0;
 423   bool IsQuadratic = false;
 424   bool IsFirst = true;
 425   double fullLen = 0.0;
 426   TopTools_MapOfShape tmpMap;
 427   for (TopExp_Explorer exp(F, TopAbs_EDGE); exp.More(); exp.Next()) {
 428     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(exp.Current());
 429     if( tmpMap.Contains(E) )
 430       continue;
 431     tmpMap.Add(E);
 432     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(exp.Current());
 433     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
 434     if( anIt==aResMap.end() ) {
 435       SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 436       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 437       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
 438       return false;
 439     }
 440     std::vector<int> aVec = (*anIt).second;
 441     nb0d += aVec[SMDSEntity_Node];
 442     nb1d += Max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
 443     double aLen = SMESH_Algo::EdgeLength(E);
 444     fullLen += aLen;
 445     if(IsFirst) {
 446       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
 447       IsFirst = false;
 448     }
 449   }
 450   tmpMap.Clear();
 451
 452   // compute edge length
 453   double ELen = 0;
 454   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea) {
 455     if ( nb1d > 0 )
 456       ELen = fullLen / nb1d;
 457   }
 458   if ( _hypMaxElementArea ) {
 459     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 460     ELen = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 461   }
 462   GProp_GProps G;
 463   BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
 464   double anArea = G.Mass();
 465
 466   const int hugeNb = numeric_limits<int>::max()/10;
 467   if ( anArea / hugeNb > ELen*ELen )
 468   {
 469     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 470     SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 471     smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated.\nToo small element length",this));
 472     return false;
 473   }
 474   int nbFaces = (int) ( anArea / ( ELen*ELen*sqrt(3.) / 4 ) );
 475   int nbNodes = (int) ( ( nbFaces*3 - (nb1d-1)*2 ) / 6 + 1 );
 476   std::vector<int> aVec(SMDSEntity_Last);
 477   for(int i=SMDSEntity_Node; i<SMDSEntity_Last; i++) aVec[i]=0;
 478   if( IsQuadratic ) {
 479     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 480     aVec[SMDSEntity_Quad_Triangle] = nbFaces;
 481   }
 482   else {
 483     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 484     aVec[SMDSEntity_Triangle] = nbFaces;
 485   }
 486   SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 487   aResMap.insert(std::make_pair(sm,aVec));
 488
 489   return true;
 490 }