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 <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     bool reverse = // 20526: [CEA] Disk meshing fails
 210       ( wire->NbEdges() == 1 &&
 211         geom.emap(geom.emap.FindIndex(wire->Edge(0))).Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 212
 213     int firstPointID = ngMesh.GetNP() + 1;
 214     int edgeID = 1, posID = -2;
 215     for ( int i = 0; i < wire->NbSegments(); ++i ) // loop on segments
 216     {
 217       // Add the first point of a segment
 218       const SMDS_MeshNode * n = uvPtVec[ i ].node;
 219       const int posShapeID = n->GetPosition()->GetShapeId();
 220
 221       // skip nodes on degenerated edges
 222       if ( helper.IsDegenShape( posShapeID ) &&
 223            helper.IsDegenShape( uvPtVec[ i+1 ].node->GetPosition()->GetShapeId() ))
 224         continue;
 225
 226       nodeVec.push_back( n );
 227
 228       MeshPoint mp( Point<3> (n->X(), n->Y(), n->Z()) );
 229       ngMesh.AddPoint ( mp, 1, EDGEPOINT );
 230
 231       // Add the segment
 232       Segment seg;
 233
 234       seg.p1 = ngMesh.GetNP();          // ng node id
 235       seg.p2 = seg.p1 + 1;              // ng node id
 236       seg.edgenr = ngMesh.GetNSeg() + 1;// segment id
 237       seg.si = faceID;                  // = geom.fmap.FindIndex (face);
 238
 239       for ( int iEnd = 0; iEnd < 2; ++iEnd)
 240       {
 241         const UVPtStruct& pnt = uvPtVec[ i + iEnd ];
 242
 243         seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = pnt.param; // param on curve
 244         seg.epgeominfo[ iEnd ].u    = pnt.u;
 245         seg.epgeominfo[ iEnd ].v    = pnt.v;
 246
 247         // find out edge id and node parameter on edge
 248         bool onVertex = ( pnt.node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_VERTEX );
 249         if ( onVertex || posShapeID != posID )
 250         {
 251           // get edge id
 252           double normParam = pnt.normParam;
 253           if ( onVertex )
 254             normParam = 0.5 * ( uvPtVec[ i ].normParam + uvPtVec[ i+1 ].normParam );
 255           const TopoDS_Edge& edge = wire->Edge( wire->EdgeIndex( normParam ));
 256           edgeID = geom.emap.FindIndex( edge );
 257           posID  = posShapeID;
 258           if ( onVertex ) // param on curve is different on each of two edges
 259             seg.epgeominfo[ iEnd ].dist = helper.GetNodeU( edge, pnt.node );
 260         }
 261         seg.epgeominfo[ iEnd ].edgenr = edgeID; //  = geom.emap.FindIndex(edge);
 262       }
 263       // 20526: [CEA] Disk meshing fails
 264       if (reverse)
 265       {
 266         swap (seg.p1, seg.p2);
 267         swap (seg.epgeominfo[0].dist, seg.epgeominfo[1].dist);
 268         swap (seg.epgeominfo[0].u, seg.epgeominfo[1].u);
 269         swap (seg.epgeominfo[0].v, seg.epgeominfo[1].v);
 270       }
 271
 272       ngMesh.AddSegment (seg);
 273
 274 //       cout << "Segment: " << seg.edgenr << endl
 275 //            << "\tp1: " << seg.p1 << endl
 276 //            << "\tp2: " << seg.p2 << endl
 277 //            << "\tp0 param: " << seg.epgeominfo[ 0 ].dist << endl
 278 //            << "\tp0 uv: " << seg.epgeominfo[ 0 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 0 ].v << endl
 279 //            << "\tp0 edge: " << seg.epgeominfo[ 0 ].edgenr << endl
 280 //            << "\tp1 param: " << seg.epgeominfo[ 1 ].dist << endl
 281 //            << "\tp1 uv: " << seg.epgeominfo[ 1 ].u <<", "<< seg.epgeominfo[ 1 ].v << endl
 282 //            << "\tp1 edge: " << seg.epgeominfo[ 1 ].edgenr << endl;
 283     }
 284     Segment& seg = ngMesh.LineSegment( ngMesh.GetNSeg() );
 285     seg.p2 = firstPointID;
 286   }
 287
 288   ngMesh.CalcSurfacesOfNode();
 289
 290   return TError();
 291 }
 292
 293 //=============================================================================
 294 /*!
 295  *Here we are going to use the NETGEN mesher
 296  */
 297 //=============================================================================
 298
 299 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
 300                                           const TopoDS_Shape& aShape)
 301 {
 302   MESSAGE("NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Compute()");
 303
 304   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 305   int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShape );
 306
 307   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 308   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 309   helper.SetElementsOnShape( true );
 310   const bool ignoreMediumNodes = _quadraticMesh;
 311
 312   // ------------------------
 313   // get all edges of a face
 314   // ------------------------
 315   const TopoDS_Face F = TopoDS::Face( aShape.Oriented( TopAbs_FORWARD ));
 316   TError problem;
 317   TSideVector wires = StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires( F, aMesh, ignoreMediumNodes, problem );
 318   if ( problem && !problem->IsOK() )
 319     return error( problem );
 320   int nbWires = wires.size();
 321   if ( nbWires == 0 )
 322     return error( "Problem in StdMeshers_FaceSide::GetFaceWires()");
 323   if ( wires[0]->NbSegments() < 3 ) // ex: a circle with 2 segments
 324     return error(COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
 325                  SMESH_Comment("Too few segments: ")<<wires[0]->NbSegments());
 326
 327   // -------------------------
 328   // Make input netgen mesh
 329   // -------------------------
 330
 331   Ng_Init();
 332   netgen::Mesh * ngMesh = new netgen::Mesh ();
 333
 334   netgen::OCCGeometry occgeo;
 335   NETGENPlugin_Mesher::PrepareOCCgeometry( occgeo, F, aMesh );
 336   occgeo.fmap.Clear(); // face can be reversed, which is wrong in this case (issue 19978)
 337   occgeo.fmap.Add( F );
 338
 339   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 340   problem = AddSegmentsToMesh( *ngMesh, occgeo, wires, helper, nodeVec );
 341   if ( problem && !problem->IsOK() ) {
 342     delete ngMesh; Ng_Exit();
 343     return error( problem );
 344   }
 345
 346   // --------------------
 347   // compute edge length
 348   // --------------------
 349
 350   double edgeLength = 0;
 351   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea)
 352   {
 353     int nbSegments = 0;
 354     for ( int iW = 0; iW < nbWires; ++iW )
 355     {
 356       edgeLength += wires[ iW ]->Length();
 357       nbSegments += wires[ iW ]->NbSegments();
 358     }
 359     if ( nbSegments )
 360       edgeLength /= nbSegments;
 361   }
 362   if ( _hypMaxElementArea )
 363   {
 364     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 365     edgeLength = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 366   }
 367   if ( edgeLength < DBL_MIN )
 368     edgeLength = occgeo.GetBoundingBox().Diam();
 369
 370   //cout << " edgeLength = " << edgeLength << endl;
 371
 372   netgen::mparam.maxh = edgeLength;
 373   netgen::mparam.quad = _hypQuadranglePreference ? 1 : 0;
 374   //ngMesh->SetGlobalH ( edgeLength );
 375
 376   // -------------------------
 377   // Generate surface mesh
 378   // -------------------------
 379
 380   char *optstr = 0;
 381   int startWith = MESHCONST_MESHSURFACE;
 382   int endWith   = MESHCONST_OPTSURFACE;
 383   int err = 1;
 384
 385   try {
 386 #if (OCC_VERSION_MAJOR << 16 | OCC_VERSION_MINOR << 8 | OCC_VERSION_MAINTENANCE) > 0x060100
 387     OCC_CATCH_SIGNALS;
 388 #endif
 389     err = netgen::OCCGenerateMesh(occgeo, ngMesh, startWith, endWith, optstr);
 390   }
 391   catch (Standard_Failure& ex) {
 392     string comment = ex.DynamicType()->Name();
 393     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() )) {
 394       comment += ": ";
 395       comment += ex.GetMessageString();
 396     }
 397     error(COMPERR_OCC_EXCEPTION, comment);
 398   }
 399   catch (NgException exc) {
 400     error( SMESH_Comment("NgException: ") << exc.What() );
 401   }
 402   catch (...) {
 403     error(COMPERR_EXCEPTION,"Exception in netgen::OCCGenerateMesh()");
 404   }
 405
 406   // ----------------------------------------------------
 407   // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
 408   // ----------------------------------------------------
 409
 410   int nbNodes = ngMesh->GetNP();
 411   int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
 412
 413   int nbInputNodes = nodeVec.size();
 414   nodeVec.resize( nbNodes, 0 );
 415
 416   // add nodes
 417   for ( int i = nbInputNodes + 1; i <= nbNodes; ++i )
 418   {
 419     const MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point(i);
 420     SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint.X(), ngPoint.Y(), ngPoint.Z());
 421     nodeVec[ i-1 ] = node;
 422   }
 423
 424   // create faces
 425   bool reverse = ( aShape.Orientation() == TopAbs_REVERSED );
 426   for ( int i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
 427   {
 428     const Element2d& elem = ngMesh->SurfaceElement(i);
 429     vector<const SMDS_MeshNode*> nodes( elem.GetNP() );
 430     for (int j=1; j <= elem.GetNP(); ++j)
 431     {
 432       int pind = elem.PNum(j);
 433       const SMDS_MeshNode* node = nodeVec.at(pind-1);
 434       if ( reverse )
 435         nodes[ nodes.size()-j ] = node;
 436       else
 437         nodes[ j-1 ] = node;
 438       if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_3DSPACE )
 439       {
 440         const PointGeomInfo& pgi = elem.GeomInfoPi(j);
 441         meshDS->SetNodeOnFace((SMDS_MeshNode*)node, faceID, pgi.u, pgi.v);
 442       }
 443     }
 444     SMDS_MeshFace* face = 0;
 445     if ( elem.GetType() == TRIG )
 446       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2]);
 447     else
 448       face = helper.AddFace(nodes[0],nodes[1],nodes[2],nodes[3]);
 449   }
 450
 451   Ng_DeleteMesh((nglib::Ng_Mesh*)ngMesh);
 452   Ng_Exit();
 453
 454   NETGENPlugin_Mesher::RemoveTmpFiles();
 455
 456   return !err;
 457 }
 458
 459
 460 //=============================================================================
 461 /*!
 462  *
 463  */
 464 //=============================================================================
 465
 466 bool NETGENPlugin_NETGEN_2D_ONLY::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
 467                                            const TopoDS_Shape& aShape,
 468                                            MapShapeNbElems& aResMap)
 469 {
 470   TopoDS_Face F = TopoDS::Face(aShape);
 471   if(F.IsNull())
 472     return false;
 473
 474   // collect info from edges
 475   int nb0d = 0, nb1d = 0;
 476   bool IsQuadratic = false;
 477   bool IsFirst = true;
 478   double fullLen = 0.0;
 479   TopTools_MapOfShape tmpMap;
 480   for (TopExp_Explorer exp(F, TopAbs_EDGE); exp.More(); exp.Next()) {
 481     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(exp.Current());
 482     if( tmpMap.Contains(E) )
 483       continue;
 484     tmpMap.Add(E);
 485     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(exp.Current());
 486     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
 487     if( anIt==aResMap.end() ) {
 488       SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 489       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 490       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
 491       return false;
 492     }
 493     std::vector<int> aVec = (*anIt).second;
 494     nb0d += aVec[SMDSEntity_Node];
 495     nb1d += Max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
 496     double aLen = SMESH_Algo::EdgeLength(E);
 497     fullLen += aLen;
 498     if(IsFirst) {
 499       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
 500       IsFirst = false;
 501     }
 502   }
 503   tmpMap.Clear();
 504
 505   // compute edge length
 506   double ELen = 0;
 507   if (_hypLengthFromEdges || !_hypLengthFromEdges && !_hypMaxElementArea) {
 508     if ( nb1d > 0 )
 509       ELen = fullLen / nb1d;
 510   }
 511   if ( _hypMaxElementArea ) {
 512     double maxArea = _hypMaxElementArea->GetMaxArea();
 513     ELen = sqrt(2. * maxArea/sqrt(3.0));
 514   }
 515   if ( ELen < Precision::Confusion() ) {
 516     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
 517     if ( sm ) {
 518       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
 519       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated.\nToo small element length",this));
 520     }
 521     return false;
 522   }
 523
 524   GProp_GProps G;
 525   BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
 526   double anArea = G.Mass();
 527   int nbFaces = 0;
 528   if ( ELen > Precision::Confusion() )
 529     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 }