src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY.cxx

   1 // Copyright (C) 2007-2012  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   extern int OCCGenerateMesh (OCCGeometry&, Mesh*&, int, int, char*);
  67   extern MeshingParameters mparam;
  68 }
  69
  70 using namespace std;
  71 using namespace netgen;
  72 using namespace nglib;
  73
  74 //#define DUMP_SEGMENTS
  75
  76 //=============================================================================
  77 /*!
  78  *
  79  */
  80 //=============================================================================
  81
  82 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY(int hypId, int studyId,
  83                                                          SMESH_Gen* gen)
  84   : SMESH_2D_Algo(hypId, studyId, gen)
  85 {
  86   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
  87   _name = "NETGEN_2D_ONLY";
  88
  89   _shapeType = (1 << TopAbs_FACE);// 1 bit /shape type
  90
  91   _compatibleHypothesis.push_back("MaxElementArea");
  92   _compatibleHypothesis.push_back("LengthFromEdges");
  93   _compatibleHypothesis.push_back("QuadranglePreference");
  94   _compatibleHypothesis.push_back("NETGEN_Parameters_2D");
  95   _compatibleHypothesis.push_back("ViscousLayers2D");
  96
  97   _hypMaxElementArea = 0;
  98   _hypLengthFromEdges = 0;
  99   _hypQuadranglePreference = 0;
 100   _hypParameters = 0;
 101 }
 102
 103 //=============================================================================
 104 /*!
 105  *
 106  */
 107 //=============================================================================
 108
 109 NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY()
 110 {
 111   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::~NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY");
 112 }
 113
 114 //=============================================================================
 115 /*!
 116  *
 117  */
 118 //=============================================================================
 119
 120 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CheckHypothesis (SMESH_Mesh&         aMesh,
 121                                                    const TopoDS_Shape& aShape,
 122                                                    Hypothesis_Status&  aStatus)
 123 {
 124   _hypMaxElementArea = 0;
 125   _hypLengthFromEdges = 0;
 126   _hypQuadranglePreference = 0;
 127
 128   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps = GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, false);
 129
 130   if (hyps.empty())
 131   {
 132     aStatus = HYP_OK; //SMESH_Hypothesis::HYP_MISSING;
 133     return true;  // (PAL13464) can work with no hypothesis, LengthFromEdges is default one
 134   }
 135
 136   aStatus = HYP_MISSING;
 137
 138   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator ith;
 139   for (ith = hyps.begin(); ith != hyps.end(); ++ith )
 140   {
 141     const SMESHDS_Hypothesis* hyp = (*ith);
 142
 143     string hypName = hyp->GetName();
 144
 145     if      ( hypName == "MaxElementArea")
 146       _hypMaxElementArea = static_cast<const StdMeshers_MaxElementArea*> (hyp);
 147     else if ( hypName == "LengthFromEdges" )
 148       _hypLengthFromEdges = static_cast<const StdMeshers_LengthFromEdges*> (hyp);
 149     else if ( hypName == "QuadranglePreference" )
 150       _hypQuadranglePreference = static_cast<const StdMeshers_QuadranglePreference*>(hyp);
 151     else if ( hypName == "NETGEN_Parameters_2D" )
 152       _hypParameters = static_cast<const NETGENPlugin_Hypothesis_2D*>(hyp);
 153     else if ( hypName == StdMeshers_ViscousLayers2D::GetHypType() )
 154       continue;
 155     else {
 156       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
 157       return false;
 158     }
 159   }
 160
 161   int nbHyps = bool(_hypMaxElementArea) + bool(_hypLengthFromEdges) + bool(_hypParameters );
 162   if ( nbHyps > 1 )
 163     aStatus = HYP_CONCURENT;
 164   else
 165     aStatus = HYP_OK;
 166
 167   return ( aStatus == HYP_OK );
 168 }
 169
 170 //=============================================================================
 171 /*!
 172  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 173  */
 174 //=============================================================================
 175
 176 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 177                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 178 {
 179 #ifdef WITH_SMESH_CANCEL_COMPUTE
 180   netgen::multithread.terminate = 0;
 181 #endif
 182   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute()");
 183
 184   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 185   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 186
 187   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 188   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 189   helper.SetElementsOnShape( true );
 190   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 191
 192   // build viscous layers if required
 193   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape.Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 194   SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh = StdMeshers_ViscousLayers2D::Compute( aMesh, F );
 195   if ( !proxyMesh )
 196     return false;
 197
 198   // ------------------------
 199   // get all edges of a face
 200   // ------------------------
 201   TError problem;
 202   TSideVector wires =
 203     StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem, proxyMesh );
 204   if ( problem && !problem->IsOK() )
 205     return error( problem );
 206   int nbWires = wires.size();
 207   if ( nbWires == 0 )
 208     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 209   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 210     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 211                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 212
 213   // --------------------
 214   // compute edge length
 215   // --------------------
 216
 217   NETGENPlugin_Mesher aMesher( &aMesh, aShape, /*isVolume=*/false);
 218   netgen::OCCGeometry occgeo;
 219   aMesher.PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 220   occgeo.fmap.Clear(); // face can be reversed, which is wrong in this case (issue 19978)
 221   occgeo.fmap.Add( F );
 222
 223   if ( _hypParameters )
 224   {
 225     aMesher.SetParameters(_hypParameters);
 226   }
 227   else
 228   {
 229     double edgeLength = 0;
 230     if (_hypLengthFromEdges || (!_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea))
 231     {
 232       int nbSegments = 0;
 233       for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 234       {
 235         edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 236         nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 237       }
 238       if ( nbSegments )
 239         edgeLength /= nbSegments;
 240     }
 241     if ( _hypMaxElementArea )
 242     {
 243       double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 244       edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 245     }
 246     if ( edgeLength < DBL_MIN )
 247       edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 248
 249     netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 250     netgen::mparam.minh = aMesher.GetDefaultMinSize( aShape, netgen::mparam.maxh );
 251     netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 252     netgen::mparam.grading = 0.7; // very coarse mesh by default
 253   }
 254 #ifdef NETGEN_NEW
 255   occgeo.face_maxh = netgen::mparam.maxh;
 256 #endif
 257
 258   // -------------------------
 259   // Make input netgen mesh
 260   // -------------------------
 261
 262   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
 263   netgen::Mesh * ngMesh = (netgen::Mesh*) ngLib._ngMesh;
 264
 265   Box<3> bb = occgeo.GetBoundingBox();
 266   bb.Increase (bb.Diam()/10);
 267   ngMesh->SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), netgen::mparam.grading);
 268   ngMesh->SetGlobalH (netgen::mparam.maxh);
 269
 270   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 271   problem = aMesher.AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 272   if ( problem && !problem->IsOK() )
 273     return error( problem );
 274
 275   // -------------------------
 276   // Generate surface mesh
 277   // -------------------------
 278
 279   char *optstr = 0;
 280   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 281   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 282   int err = 1;
 283
 284   try {
 285 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 286     OCC_CATCH_SIGNALS;
 287 #endif
 288     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 289 #ifdef WITH_SMESH_CANCEL_COMPUTE
 290     if(netgen::multithread.terminate)
 291       return false;
 292 #endif
 293     if ( err )
 294       error(SMESH_Comment("Error in netgen::OCCGenerateMesh() at ") << netgen::multithread.task);
 295   }
 296   catch (Standard_Failure& ex)
 297   {
 298     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 299     str << " at " << netgen::multithread.task
 300         << ": " << ex.DynamicType()->Name();
 301     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() ))
 302       str << ": " << ex.GetMessageString();
 303     error(str);
 304   }
 305   catch (...) {
 306     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 307     str << " at " << netgen::multithread.task;
 308     error(str);
 309   }
 310
 311   // ----------------------------------------------------
 312   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 313   // ----------------------------------------------------
 314
 315   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 316   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 317
 318   int nbInputNodes = nodeVec.size()-1;
 319   nodeVec.resize( nbNodes+1, 0 );
 320
 321   // add nodes
 322   for ( int ngID = nbInputNodes + 1; ngID <= nbNodes; ++ngID )
 323   {
 324     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point( ngID );
 325 #ifdef NETGEN_NEW
 326     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint(0), ngPoint(1), ngPoint(2));
 327 #else
 328     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint.X(), ngPoint.Y(), ngPoint.Z());
 329 #endif
 330     nodeVec[ ngID ] = node;
 331   }
 332
 333   // create faces
 334   bool reverse = ( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 335   int i,j;
 336   for ( i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 337   {
 338     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 339     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 340     for (j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 341     {
 342       int pind = elem.PNum(j);
 343       if ( pind < 1 )
 344         break;
 345       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec[ pind ];
 346       if ( reverse )
 347         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 348       else
 349         nodes[ j-1 ] = node;
 350       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 351       {
 352         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 353         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 354       }
 355     }
 356     if ( j > elem.GetNP() )
 357     {
 358       SMDS_MeshFace* face = 0;
 359       if ( elem.GetType() == TRIG )
 360         face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 361       else
 362         face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 363     }
 364   }
 365
 366   return !err;
 367 }
 368
 369 #ifdef WITH_SMESH_CANCEL_COMPUTE
 370 void NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::CancelCompute()
 371 {
 372   SMESH_Algo::CancelCompute();
 373   netgen::multithread.terminate = 1;
 374 }
 375 #endif
 376
 377 //=============================================================================
 378 /*!
 379  *
 380  */
 381 //=============================================================================
 382
 383 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
 384                                            const TopoDS_Shape& aShape,
 385                                            MapShapeNbElems& aResMap)
 386 {
 387   TopoDS_Face F = TopoDS::Face(aShape);
 388   if(F.IsNull())
 389     return false;
 390
 391   // collect info from edges
 392   int nb0d = 0, nb1d = 0;
 393   bool IsQuadratic = false;
 394   bool IsFirst = true;
 395   double fullLen = 0.0;
 396   TopTools_MapOfShape tmpMap;
 397   for (TopExp_Explorer exp(F, TopAbs_EDGE); exp.More(); exp.Next()) {
 398     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(exp.Current());
 399     if( tmpMap.Contains(E) )
 400       continue;
 401     tmpMap.Add(E);
 402     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(exp.Current());
 403     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
 404     if( anIt==aResMap.end() ) {
 405       SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 406       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 407       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
 408       return false;
 409     }
 410     std::vector<int> aVec = (*anIt).second;
 411     nb0d += aVec[SMDSEntity_Node];
 412     nb1d += Max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
 413     double aLen = SMESH_Algo::EdgeLength(E);
 414     fullLen += aLen;
 415     if(IsFirst) {
 416       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
 417       IsFirst = false;
 418     }
 419   }
 420   tmpMap.Clear();
 421
 422   // compute edge length
 423   double ELen = 0;
 424   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea) {
 425     if ( nb1d > 0 )
 426       ELen = fullLen / nb1d;
 427   }
 428   if ( _hypMaxElementArea ) {
 429     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 430     ELen = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 431   }
 432   GProp_GProps G;
 433   BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
 434   double anArea = G.Mass();
 435
 436   const int hugeNb = numeric_limits<int>::max()/10;
 437   if ( anArea / hugeNb > ELen*ELen )
 438   {
 439     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 440     SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 441     smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated.\nToo small element length",this));
 442     return false;
 443   }
 444   int nbFaces = (int) ( anArea / ( ELen*ELen*sqrt(3.) / 4 ) );
 445   int nbNodes = (int) ( ( nbFaces*3 - (nb1d-1)*2 ) / 6 + 1 );
 446   std::vector<int> aVec(SMDSEntity_Last);
 447   for(int i=SMDSEntity_Node; i<SMDSEntity_Last; i++) aVec[i]=0;
 448   if( IsQuadratic ) {
 449     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 450     aVec[SMDSEntity_Quad_Triangle] = nbFaces;
 451   }
 452   else {
 453     aVec[SMDSEntity_Node] = nbNodes;
 454     aVec[SMDSEntity_Triangle] = nbFaces;
 455   }
 456   SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 457   aResMap.insert(std::make_pair(sm,aVec));
 458
 459   return true;
 460 }