src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx

   1 //  Copyright (C) 2007-2008  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
   2 //
   3 //  Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 //  CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
   6 //  This library is free software; you can redistribute it and/or
   7 //  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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   9 //  version 2.1 of the License.
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  11 //  This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 //  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 //  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  15 //
  16 //  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  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 // File      : NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx
  23 // Author    : Edward AGAPOV (OCC)
  24 // Project   : SALOME
  25 //
  26 #include "NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.hxx"
  27
  28 #include "NETGENPlugin_Mesher.hxx"
  29
  30 #include "SMDS_MeshElement.hxx"
  31 #include "SMDS_MeshNode.hxx"
  32 #include "SMESHDS_Mesh.hxx"
  33 #include "SMESH_Comment.hxx"
  34 #include "SMESH_Gen.hxx"
  35 #include "SMESH_Mesh.hxx"
  36 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  37 #include "StdMeshers_FaceSide.hxx"
  38 #include "StdMeshers_MaxElementArea.hxx"
  39 #include "StdMeshers_LengthFromEdges.hxx"
  40 #include "StdMeshers_QuadranglePreference.hxx"
  41
  42 #include <Precision.hxx>
  43 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  44 #include <Standard_Failure.hxx>
  45
  46 #include "utilities.h"
  47
  48 #include <list>
  49 #include <vector>
  50
  51 /*
  52   Netgen include files
  53 */
  54 namespace nglib {
  55 #include <nglib.h>
  56 }
  57 #define OCCGEOMETRY
  58 #include <occgeom.hpp>
  59 #include <meshing.hpp>
  60 //#include <meshtype.hpp>
  61 namespace netgen {
  62   extern int OCCGenerateMesh (OCCGeometry&, Mesh*&, int, int, char*);
  63   /*extern*/ MeshingParameters mparam;
  64 }
  65
  66 using namespace std;
  67 using namespace netgen;
  68 using namespace nglib;
  69
  70 //=============================================================================
  71 /*!
  72  *
  73  */
  74 //=============================================================================
  75
  76 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY(int hypId, int studyId,
  77                                                          SMESH_Gen* gen)
  78   : SMESH_2D_Algo(hypId, studyId, gen)
  79 {
  80   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
  81   _name = "NETGEN_2D_ONLY";
  82
  83   _shapeType = (1 << TopAbs_FACE);// 1 bit /shape type
  84
  85   _compatibleHypothesis.push_back("MaxElementArea");
  86   _compatibleHypothesis.push_back("LengthFromEdges");
  87   _compatibleHypothesis.push_back("QuadranglePreference");
  88
  89   _hypMaxElementArea = 0;
  90   _hypLengthFromEdges = 0;
  91   _hypQuadranglePreference = 0;
  92 }
  93
  94 //=============================================================================
  95 /*!
  96  *
  97  */
  98 //=============================================================================
  99
 100 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY()
 101 {
 102   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
 103 }
 104
 105 //=============================================================================
 106 /*!
 107  *
 108  */
 109 //=============================================================================
 110
 111 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CheckHypothesis (SMESH_Mesh&         aMesh,
 112                                                    const TopoDS_Shape& aShape,
 113                                                    Hypothesis_Status&  aStatus)
 114 {
 115   _hypMaxElementArea = 0;
 116   _hypLengthFromEdges = 0;
 117   _hypQuadranglePreference = 0;
 118
 119   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 120
 121   if (hyps.empty())
 122   {
 123     aStatus = HYP_OK; //SMESH_Hypothesis::HYP_MISSING;
 124     return true;  // (PAL13464) can work with no hypothesis, LengthFromEdges is default one
 125   }
 126
 127   aStatus = HYP_MISSING;
 128
 129   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 130   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 131   {
 132     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 133
 134     string hypName = hyp->GetName();
 135
 136     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 137       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 138     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 139       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 140     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 141       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 142     else {
 143       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 144       return false;
 145     }
 146   }
 147
 148   if ( _hypMaxElementArea && _hypLengthFromEdges ) {
 149     aStatus = HYP_CONCURENT;
 150     return false;
 151   }
 152
 153   if ( _hypMaxElementArea || _hypLengthFromEdges )
 154     aStatus = HYP_OK;
 155
 156   return aStatus == HYP_OK;
 157 }
 158
 159 //================================================================================
 160 /*!
 161  * \brief Fill netgen mesh with segments
 162   * \retval SMESH_ComputeErrorPtr - error description
 163  */
 164 //================================================================================
 165
 166 static TError AddSegmentsToMesh(netgen::Mesh&                    ngMesh,
 167                                 OCCGeometry&                     geom,
 168                                 const TSideVector&               wires,
 169                                 SMESH_MesherHelper&              helper,
 170                                 vector< const SMDS_MeshNode* > & nodeVec)
 171 {
 172   // ----------------------------
 173   // Check wires and count nodes
 174   // ----------------------------
 175   int nbNodes = 0;
 176   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 177   {
 178     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 179     if ( wire->MissVertexNode() )
 180       return TError
 181         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Missing nodes on vertices"));
 182
 183     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 184     if ( uvPtVec.size() != wire->NbPoints() )
 185       return TError
 186         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 187                                 SMESH_Comment("Unexpected nb of points on wire ") << iW
 188                                 << ": " << uvPtVec.size()<<" != "<<wire->NbPoints()));
 189     nbNodes += wire->NbSegments();
 190   }
 191   nodeVec.reserve( nbNodes );
 192
 193   // -----------------
 194   // Fill netgen mesh
 195   // -----------------
 196
 197 //   netgen::Box<3> bb = geom.GetBoundingBox();
 198 //   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 199 //   ngMesh.SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), 0.5); // set grading
 200
 201   const int faceID = 1, solidID = 0;
 202   ngMesh.AddFaceDescriptor (FaceDescriptor(faceID, solidID, solidID, 0));
 203
 204   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 205   {
 206     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 207     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 208
 209     int firstPointID = ngMesh.GetNP() + 1;
 210     int edgeID = 1, posID = -2;
 211     for ( int i = 0; i < wire->NbSegments(); ++i ) // loop on segments
 212     {
 213       // Add the first point of a segment
 214       const SMDS_MeshNode * n = uvPtVec[ i ].node;
 215       const int posShapeID = n->GetPosition()->GetShapeId();
 216
 217       // skip nodes on degenerated edges
 218       if ( helper.IsDegenShape( posShapeID ) &&
 219            helper.IsDegenShape( uvPtVec[ i+1 ].node->GetPosition()->GetShapeId() ))
 220         continue;
 221
 222       nodeVec.push_back( n );
 223
 224       MeshPoint mp( Point<3> (n->X(), n->Y(), n->Z()) );
 225       ngMesh.AddPoint ( mp, 1, EDGEPOINT );
 226
 227       // Add the segment
 228       Segment seg;
 229
 230       seg.p1 = ngMesh.GetNP();          // ng node id
 231       seg.p2 = seg.p1 + 1;              // ng node id
 232       seg.edgenr = ngMesh.GetNSeg() + 1;// segment id
 233       seg.si = faceID;                  // = geom.fmap.FindIndex (face);
 234
 235       for ( int iEnd = 0; iEnd < 2; ++iEnd)
 236       {
 237         const UVPtStruct& pnt = uvPtVec[ i + iEnd ];
 238
 239         seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = pnt.param; // param on curve
 240         seg.epgeominfo[ iEnd ].u    = pnt.u;
 241         seg.epgeominfo[ iEnd ].v    = pnt.v;
 242
 243         // find out edge id and node parameter on edge
 244         bool onVertex = ( pnt.node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_VERTEX );
 245         if ( onVertex || posShapeID != posID )
 246         {
 247           // get edge id
 248           double normParam = pnt.normParam;
 249           if ( onVertex )
 250             normParam = 0.5 * ( uvPtVec[ i ].normParam + uvPtVec[ i+1 ].normParam );
 251           const TopoDS_Edge& edge = wire->Edge( wire->EdgeIndex( normParam ));
 252           edgeID = geom.emap.FindIndex( edge );
 253           posID  = posShapeID;
 254           if ( onVertex ) // param on curve is different on each of two edges
 255             seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = helper.GetNodeU( edge, pnt.node );
 256         }
 257         seg.epgeominfo[ iEnd ].edgenr = edgeID; //  = geom.emap.FindIndex(edge);
 258       }
 259
 260       ngMesh.AddSegment (seg);
 261
 262 //       cout << "Segment: " << seg.edgenr << endl
 263 //            << "\tp1: " << seg.p1 << endl
 264 //            << "\tp2: " << seg.p2 << endl
 265 //            << "\tp0 param: " << seg.epgeominfo[ 0 ].dist << endl
 266 //            << "\tp0 uv: " << seg.epgeominfo[ 0 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 0 ].v << endl
 267 //            << "\tp0 edge: " << seg.epgeominfo[ 0 ].edgenr << endl
 268 //            << "\tp1 param: " << seg.epgeominfo[ 1 ].dist << endl
 269 //            << "\tp1 uv: " << seg.epgeominfo[ 1 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 1 ].v << endl
 270 //            << "\tp1 edge: " << seg.epgeominfo[ 1 ].edgenr << endl;
 271     }
 272     Segment& seg = ngMesh.LineSegment( ngMesh.GetNSeg() );
 273     seg.p2 = firstPointID;
 274   }
 275
 276   ngMesh.CalcSurfacesOfNode();
 277
 278   return TError();
 279 }
 280
 281 //=============================================================================
 282 /*!
 283  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 284  */
 285 //=============================================================================
 286
 287 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 288                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 289 {
 290   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute()");
 291
 292   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 293   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 294
 295   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 296   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 297   helper.SetElementsOnShape( true );
 298   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 299
 300   // ------------------------
 301   // get all edges of a face
 302   // ------------------------
 303   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape.Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 304   TError problem;
 305   TSideVector wires = StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem );
 306   if ( problem && !problem->IsOK() )
 307     return error( problem );
 308   int nbWires = wires.size();
 309   if ( nbWires == 0 )
 310     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 311   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 312     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 313                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 314
 315   // -------------------------
 316   // Make input netgen mesh
 317   // -------------------------
 318
 319   Ng_Init();
 320   netgen::Mesh * ngMesh = new netgen::Mesh ();
 321
 322   netgen::OCCGeometry occgeo;
 323   NETGENPlugin_Mesher::PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 324   occgeo.fmap.Clear(); // face can be reversed, which is wrong in this case (issue 19978)
 325   occgeo.fmap.Add( F );
 326
 327   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 328   problem = AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 329   if ( problem && !problem->IsOK() ) {
 330     delete ngMesh; Ng_Exit();
 331     return error( problem );
 332   }
 333
 334   // --------------------
 335   // compute edge length
 336   // --------------------
 337
 338   double edgeLength = 0;
 339   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea)
 340   {
 341     int nbSegments = 0;
 342     for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 343     {
 344       edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 345       nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 346     }
 347     if ( nbSegments )
 348       edgeLength /= nbSegments;
 349   }
 350   if ( _hypMaxElementArea )
 351   {
 352     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 353     edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 354   }
 355   if ( edgeLength < DBL_MIN )
 356     edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 357
 358   //cout << " edgeLength = " << edgeLength << endl;
 359
 360   netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 361   netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 362   //ngMesh->SetGlobalH ( edgeLength );
 363
 364   // -------------------------
 365   // Generate surface mesh
 366   // -------------------------
 367
 368   char *optstr = 0;
 369   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 370   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 371   int err = 1;
 372
 373   try {
 374 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 375     OCC_CATCH_SIGNALS;
 376 #endif
 377     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 378   }
 379   catch (Standard_Failure& ex) {
 380     string comment = ex.DynamicType()->Name();
 381     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() )) {
 382       comment += ": ";
 383       comment += ex.GetMessageString();
 384     }
 385     error(COMPERR_OCC_EXCEPTION, comment);
 386   }
 387   catch (NgException exc) {
 388     error( SMESH_Comment("NgException: ") << exc.What() );
 389   }
 390   catch (...) {
 391     error(COMPERR_EXCEPTION,"Exception in netgen::OCCGenerateMesh()");
 392   }
 393
 394   // ----------------------------------------------------
 395   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 396   // ----------------------------------------------------
 397
 398   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 399   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 400
 401   int nbInputNodes = nodeVec.size();
 402   nodeVec.resize( nbNodes, 0 );
 403
 404   // add nodes
 405   for ( int i = nbInputNodes + 1; i <= nbNodes; ++i )
 406   {
 407     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point(i);
 408     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint.X(), ngPoint.Y(), ngPoint.Z());
 409     nodeVec[ i-1 ] = node;
 410   }
 411
 412   // create faces
 413   bool reverse = ( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 414   for ( int i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 415   {
 416     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 417     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 418     for (int j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 419     {
 420       int pind = elem.PNum(j);
 421       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec.at(pind-1);
 422       if ( reverse )
 423         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 424       else
 425         nodes[ j-1 ] = node;
 426       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 427       {
 428         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 429         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 430       }
 431     }
 432     SMDS_MeshFace* face = 0;
 433     if ( elem.GetType() == TRIG )
 434       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 435     else
 436       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 437   }
 438
 439   Ng_DeleteMesh((nglib::Ng_Mesh*)ngMesh);
 440   Ng_Exit();
 441
 442   NETGENPlugin_Mesher::RemoveTmpFiles();
 443
 444   return !err;
 445 }
 446
 447
 448 //=============================================================================
 449 /*!
 450  *
 451  */
 452 //=============================================================================
 453
 454 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
 455                                            const TopoDS_Shape& aShape,
 456                                            MapShapeNbElems& aResMap)
 457 {
 458   TopoDS_Face F = TopoDS::Face(aShape);
 459   if(F.IsNull())
 460     return false;
 461
 462   // collect info from edges
 463   int nb0d = 0, nb1d = 0;
 464   bool IsQuadratic = false;
 465   bool IsFirst = true;
 466   double fullLen = 0.0;
 467   TopTools_MapOfShape tmpMap;
 468   for (TopExp_Explorer exp(F, TopAbs_EDGE); exp.More(); exp.Next()) {
 469     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(exp.Current());
 470     if( tmpMap.Contains(E) )
 471       continue;
 472     tmpMap.Add(E);
 473     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(exp.Current());
 474     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
 475     if( anIt==aResMap.end() ) {
 476       SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 477       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 478       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
 479       return false;
 480     }
 481     std::vector<int> aVec = (*anIt).second;
 482     nb0d += aVec[SMDSEntity_Node];
 483     nb1d += Max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
 484     double aLen = SMESH_Algo::EdgeLength(E);
 485     fullLen += aLen;
 486     if(IsFirst) {
 487       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
 488       IsFirst = false;
 489     }
 490   }
 491   tmpMap.Clear();
 492
 493   // compute edge length
 494   double ELen = 0;
 495   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea) {
 496     if ( nb1d > 0 )
 497       ELen = fullLen / nb1d;
 498   }
 499   if ( _hypMaxElementArea ) {
 500     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 501     ELen = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 502   }
 503   if ( ELen < Precision::Confusion() ) {
 504     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 505     if ( sm ) {
 506       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 507       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated.\nToo small element length",this));
 508     }
 509     return false;
 510   }
 511
 512   GProp_GProps G;
 513   BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
 514   double anArea = G.Mass();
 515   int nbFaces = 0;
 516   if ( ELen > Precision::Confusion() )
 517     nbFaces = (int) ( anArea / ( ELen*ELen*sqrt(3.) / 4 ) );
 518   int nbNodes = (int) ( ( nbFaces*3 - (nb1d-1)*2 ) / 6 + 1 );
 519   std::vector<int> aVec(SMDSEntity_Last);
 520   for(int i=SMDSEntity_Node; i<SMDSEntity_Last; i++) aVec[i]=0;
 521   if( IsQuadratic ) {
 522     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 523     aVec[SMDSEntity_Quad_Triangle] = nbFaces;
 524   }
 525   else {
 526     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 527     aVec[SMDSEntity_Triangle] = nbFaces;
 528   }
 529   SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 530   aResMap.insert(std::make_pair(sm,aVec));
 531
 532   return true;
 533 }