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
   8 //  License as published by the Free Software Foundation; either
   9 //  version 2.1 of the License.
  10 //
  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
  14 //  Lesser General Public License for more details.
  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 #include <limits>
  51
  52 /*
  53   Netgen include files
  54 */
  55 namespace nglib {
  56 #include <nglib.h>
  57 }
  58 #define OCCGEOMETRY
  59 #include <occgeom.hpp>
  60 #include <meshing.hpp>
  61 //#include <meshtype.hpp>
  62 namespace netgen {
  63   extern int OCCGenerateMesh (OCCGeometry&, Mesh*&, int, int, char*);
  64   /*extern*/ MeshingParameters mparam;
  65 }
  66
  67 using namespace std;
  68 using namespace netgen;
  69 using namespace nglib;
  70
  71 //=============================================================================
  72 /*!
  73  *
  74  */
  75 //=============================================================================
  76
  77 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY(int hypId, int studyId,
  78                                                          SMESH_Gen* gen)
  79   : SMESH_2D_Algo(hypId, studyId, gen)
  80 {
  81   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
  82   _name = "NETGEN_2D_ONLY";
  83
  84   _shapeType = (1 << TopAbs_FACE);// 1 bit /shape type
  85
  86   _compatibleHypothesis.push_back("MaxElementArea");
  87   _compatibleHypothesis.push_back("LengthFromEdges");
  88   _compatibleHypothesis.push_back("QuadranglePreference");
  89
  90   _hypMaxElementArea = 0;
  91   _hypLengthFromEdges = 0;
  92   _hypQuadranglePreference = 0;
  93 }
  94
  95 //=============================================================================
  96 /*!
  97  *
  98  */
  99 //=============================================================================
 100
 101 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY()
 102 {
 103   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
 104 }
 105
 106 //=============================================================================
 107 /*!
 108  *
 109  */
 110 //=============================================================================
 111
 112 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CheckHypothesis (SMESH_Mesh&         aMesh,
 113                                                    const TopoDS_Shape& aShape,
 114                                                    Hypothesis_Status&  aStatus)
 115 {
 116   _hypMaxElementArea = 0;
 117   _hypLengthFromEdges = 0;
 118   _hypQuadranglePreference = 0;
 119
 120   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 121
 122   if (hyps.empty())
 123   {
 124     aStatus = HYP_OK; //SMESH_Hypothesis::HYP_MISSING;
 125     return true;  // (PAL13464) can work with no hypothesis, LengthFromEdges is default one
 126   }
 127
 128   aStatus = HYP_MISSING;
 129
 130   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 131   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 132   {
 133     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 134
 135     string hypName = hyp->GetName();
 136
 137     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 138       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 139     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 140       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 141     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 142       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 143     else {
 144       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 145       return false;
 146     }
 147   }
 148
 149   if ( _hypMaxElementArea && _hypLengthFromEdges ) {
 150     aStatus = HYP_CONCURENT;
 151     return false;
 152   }
 153
 154   if ( _hypMaxElementArea || _hypLengthFromEdges )
 155     aStatus = HYP_OK;
 156
 157   return aStatus == HYP_OK;
 158 }
 159
 160 //================================================================================
 161 /*!
 162  * \brief Fill netgen mesh with segments
 163   * \retval SMESH_ComputeErrorPtr - error description
 164  */
 165 //================================================================================
 166
 167 static TError AddSegmentsToMesh(netgen::Mesh&                    ngMesh,
 168                                 OCCGeometry&                     geom,
 169                                 const TSideVector&               wires,
 170                                 SMESH_MesherHelper&              helper,
 171                                 vector< const SMDS_MeshNode* > & nodeVec)
 172 {
 173   // ----------------------------
 174   // Check wires and count nodes
 175   // ----------------------------
 176   int nbNodes = 0;
 177   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 178   {
 179     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 180     if ( wire->MissVertexNode() )
 181       return TError
 182         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Missing nodes on vertices"));
 183
 184     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 185     if ( uvPtVec.size() != wire->NbPoints() )
 186       return TError
 187         (new SMESH_ComputeError(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 188                                 SMESH_Comment("Unexpected nb of points on wire ") << iW
 189                                 << ": " << uvPtVec.size()<<" != "<<wire->NbPoints()));
 190     nbNodes += wire->NbSegments();
 191   }
 192   nodeVec.reserve( nbNodes );
 193
 194   // -----------------
 195   // Fill netgen mesh
 196   // -----------------
 197
 198 //   netgen::Box<3> bb = geom.GetBoundingBox();
 199 //   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 200 //   ngMesh.SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), 0.5); // set grading
 201
 202   const int faceID = 1, solidID = 0;
 203   ngMesh.AddFaceDescriptor (FaceDescriptor(faceID, solidID, solidID, 0));
 204
 205   for ( int iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 206   {
 207     StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 208     const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 209
 210     int firstPointID = ngMesh.GetNP() + 1;
 211     int edgeID = 1, posID = -2;
 212     for ( int i = 0; i < wire->NbSegments(); ++i ) // loop on segments
 213     {
 214       // Add the first point of a segment
 215       const SMDS_MeshNode * n = uvPtVec[ i ].node;
 216       const int posShapeID = n->GetPosition()->GetShapeId();
 217
 218       // skip nodes on degenerated edges
 219       if ( helper.IsDegenShape( posShapeID ) &&
 220            helper.IsDegenShape( uvPtVec[ i+1 ].node->GetPosition()->GetShapeId() ))
 221         continue;
 222
 223       nodeVec.push_back( n );
 224
 225       MeshPoint mp( Point<3> (n->X(), n->Y(), n->Z()) );
 226       ngMesh.AddPoint ( mp, 1, EDGEPOINT );
 227
 228       // Add the segment
 229       Segment seg;
 230
 231 #ifdef NETGEN_NEW
 232       seg.pnums[0] = ngMesh.GetNP();          // ng node id
 233       seg.pnums[1] = seg.pnums[0] + 1;              // ng node id
 234 #else
 235       seg.p1 = ngMesh.GetNP();          // ng node id
 236       seg.p2 = seg.p1 + 1;              // ng node id
 237 #endif
 238       seg.edgenr = ngMesh.GetNSeg() + 1;// segment id
 239       seg.si = faceID;                  // = geom.fmap.FindIndex (face);
 240
 241       for ( int iEnd = 0; iEnd < 2; ++iEnd)
 242       {
 243         const UVPtStruct& pnt = uvPtVec[ i + iEnd ];
 244
 245         seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = pnt.param; // param on curve
 246         seg.epgeominfo[ iEnd ].u    = pnt.u;
 247         seg.epgeominfo[ iEnd ].v    = pnt.v;
 248
 249         // find out edge id and node parameter on edge
 250         bool onVertex = ( pnt.node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_VERTEX );
 251         if ( onVertex || posShapeID != posID )
 252         {
 253           // get edge id
 254           double normParam = pnt.normParam;
 255           if ( onVertex )
 256             normParam = 0.5 * ( uvPtVec[ i ].normParam + uvPtVec[ i+1 ].normParam );
 257           const TopoDS_Edge& edge = wire->Edge( wire->EdgeIndex( normParam ));
 258           edgeID = geom.emap.FindIndex( edge );
 259           posID  = posShapeID;
 260           if ( onVertex ) // param on curve is different on each of two edges
 261             seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = helper.GetNodeU( edge, pnt.node );
 262         }
 263         seg.epgeominfo[ iEnd ].edgenr = edgeID; //  = geom.emap.FindIndex(edge);
 264       }
 265
 266       ngMesh.AddSegment (seg);
 267
 268 //       cout << "Segment: " << seg.edgenr << endl
 269 //            << "\tp1: " << seg.p1 << endl
 270 //            << "\tp2: " << seg.p2 << endl
 271 //            << "\tp0 param: " << seg.epgeominfo[ 0 ].dist << endl
 272 //            << "\tp0 uv: " << seg.epgeominfo[ 0 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 0 ].v << endl
 273 //            << "\tp0 edge: " << seg.epgeominfo[ 0 ].edgenr << endl
 274 //            << "\tp1 param: " << seg.epgeominfo[ 1 ].dist << endl
 275 //            << "\tp1 uv: " << seg.epgeominfo[ 1 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 1 ].v << endl
 276 //            << "\tp1 edge: " << seg.epgeominfo[ 1 ].edgenr << endl;
 277     }
 278     Segment& seg = ngMesh.LineSegment( ngMesh.GetNSeg() );
 279 #ifdef NETGEN_NEW
 280     seg.pnums[1] = firstPointID;
 281 #else
 282     seg.p2 = firstPointID;
 283 #endif
 284   }
 285
 286   ngMesh.CalcSurfacesOfNode();
 287
 288   return TError();
 289 }
 290
 291 //=============================================================================
 292 /*!
 293  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 294  */
 295 //=============================================================================
 296
 297 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 298                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 299 {
 300   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute()");
 301
 302   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 303   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 304
 305   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 306   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 307   helper.SetElementsOnShape( true );
 308   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 309
 310   // ------------------------
 311   // get all edges of a face
 312   // ------------------------
 313   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape.Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 314   TError problem;
 315   TSideVector wires = StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem );
 316   if ( problem && !problem->IsOK() )
 317     return error( problem );
 318   int nbWires = wires.size();
 319   if ( nbWires == 0 )
 320     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 321   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 322     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 323                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 324
 325   // -------------------------
 326   // Make input netgen mesh
 327   // -------------------------
 328
 329   Ng_Init();
 330   netgen::Mesh * ngMesh = new netgen::Mesh ();
 331
 332   netgen::OCCGeometry occgeo;
 333   NETGENPlugin_Mesher::PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 334   occgeo.fmap.Clear(); // face can be reversed, which is wrong in this case (issue 19978)
 335   occgeo.fmap.Add( F );
 336
 337   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 338   problem = AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 339   if ( problem && !problem->IsOK() ) {
 340     delete ngMesh; Ng_Exit();
 341     return error( problem );
 342   }
 343
 344   // --------------------
 345   // compute edge length
 346   // --------------------
 347
 348   double edgeLength = 0;
 349   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea)
 350   {
 351     int nbSegments = 0;
 352     for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 353     {
 354       edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 355       nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 356     }
 357     if ( nbSegments )
 358       edgeLength /= nbSegments;
 359   }
 360   if ( _hypMaxElementArea )
 361   {
 362     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 363     edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 364   }
 365   if ( edgeLength < DBL_MIN )
 366     edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 367
 368   //cout << " edgeLength = " << edgeLength << endl;
 369
 370   netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 371   netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 372   //ngMesh->SetGlobalH ( edgeLength );
 373
 374   // -------------------------
 375   // Generate surface mesh
 376   // -------------------------
 377
 378   char *optstr = 0;
 379   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 380   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 381   int err = 1;
 382
 383   try {
 384 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 385     OCC_CATCH_SIGNALS;
 386 #endif
 387     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 388   }
 389   catch (Standard_Failure& ex) {
 390     string comment = ex.DynamicType()->Name();
 391     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() )) {
 392       comment += ": ";
 393       comment += ex.GetMessageString();
 394     }
 395     error(COMPERR_OCC_EXCEPTION, comment);
 396   }
 397   catch (NgException exc) {
 398     error( SMESH_Comment("NgException: ") << exc.What() );
 399   }
 400   catch (...) {
 401     error(COMPERR_EXCEPTION,"Exception in netgen::OCCGenerateMesh()");
 402   }
 403
 404   // ----------------------------------------------------
 405   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 406   // ----------------------------------------------------
 407
 408   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 409   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 410
 411   int nbInputNodes = nodeVec.size();
 412   nodeVec.resize( nbNodes, 0 );
 413
 414   // add nodes
 415   for ( int i = nbInputNodes + 1; i <= nbNodes; ++i )
 416   {
 417     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point(i);
 418 #ifdef NETGEN_NEW
 419     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint(0), ngPoint(1), ngPoint(2));
 420 #else
 421     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint.X(), ngPoint.Y(), ngPoint.Z());
 422 #endif
 423     nodeVec[ i-1 ] = node;
 424   }
 425
 426   // create faces
 427   bool reverse = ( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 428   for ( int i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 429   {
 430     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 431     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 432     for (int j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 433     {
 434       int pind = elem.PNum(j);
 435       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec.at(pind-1);
 436       if ( reverse )
 437         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 438       else
 439         nodes[ j-1 ] = node;
 440       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 441       {
 442         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 443         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 444       }
 445     }
 446     SMDS_MeshFace* face = 0;
 447     if ( elem.GetType() == TRIG )
 448       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 449     else
 450       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 451   }
 452
 453   Ng_DeleteMesh((nglib::Ng_Mesh*)ngMesh);
 454   Ng_Exit();
 455
 456   NETGENPlugin_Mesher::RemoveTmpFiles();
 457
 458   return !err;
 459 }
 460
 461
 462 //=============================================================================
 463 /*!
 464  *
 465  */
 466 //=============================================================================
 467
 468 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
 469                                            const TopoDS_Shape& aShape,
 470                                            MapShapeNbElems& aResMap)
 471 {
 472   TopoDS_Face F = TopoDS::Face(aShape);
 473   if(F.IsNull())
 474     return false;
 475
 476   // collect info from edges
 477   int nb0d = 0, nb1d = 0;
 478   bool IsQuadratic = false;
 479   bool IsFirst = true;
 480   double fullLen = 0.0;
 481   TopTools_MapOfShape tmpMap;
 482   for (TopExp_Explorer exp(F, TopAbs_EDGE); exp.More(); exp.Next()) {
 483     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(exp.Current());
 484     if( tmpMap.Contains(E) )
 485       continue;
 486     tmpMap.Add(E);
 487     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(exp.Current());
 488     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
 489     if( anIt==aResMap.end() ) {
 490       SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 491       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 492       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
 493       return false;
 494     }
 495     std::vector<int> aVec = (*anIt).second;
 496     nb0d += aVec[SMDSEntity_Node];
 497     nb1d += Max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
 498     double aLen = SMESH_Algo::EdgeLength(E);
 499     fullLen += aLen;
 500     if(IsFirst) {
 501       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
 502       IsFirst = false;
 503     }
 504   }
 505   tmpMap.Clear();
 506
 507   // compute edge length
 508   double ELen = 0;
 509   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea) {
 510     if ( nb1d > 0 )
 511       ELen = fullLen / nb1d;
 512   }
 513   if ( _hypMaxElementArea ) {
 514     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 515     ELen = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 516   }
 517   GProp_GProps G;
 518   BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
 519   double anArea = G.Mass();
 520
 521   const int hugeNb = numeric_limits<int>::max()/10;
 522   if ( anArea / hugeNb > ELen*ELen )
 523   {
 524     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 525     SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 526     smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated.\nToo small element length",this));
 527     return false;
 528   }
 529   int nbFaces = (int) ( anArea / ( ELen*ELen*sqrt(3.) / 4 ) );
 530   int nbNodes = (int) ( ( nbFaces*3 - (nb1d-1)*2 ) / 6 + 1 );
 531   std::vector<int> aVec(SMDSEntity_Last);
 532   for(int i=SMDSEntity_Node; i<SMDSEntity_Last; i++) aVec[i]=0;
 533   if( IsQuadratic ) {
 534     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 535     aVec[SMDSEntity_Quad_Triangle] = nbFaces;
 536   }
 537   else {
 538     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 539     aVec[SMDSEntity_Triangle] = nbFaces;
 540   }
 541   SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 542   aResMap.insert(std::make_pair(sm,aVec));
 543
 544   return true;
 545 }