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