src/SMESH/SMESH_MeshEditor.hxx

   1 //  SMESH SMESH_I : idl implementation based on 'SMESH' unit's calsses
   2 //
   3 //  Copyright (C) 2003  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 //
  23 //
  24 // File      : SMESH_MeshEditor.hxx
  25 // Created   : Mon Apr 12 14:56:19 2004
  26 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  27 // Module    : SMESH
  28
  29
  30 #ifndef SMESH_MeshEditor_HeaderFile
  31 #define SMESH_MeshEditor_HeaderFile
  32
  33 #include "SMESH_SMESH.hxx"
  34
  35 #include "SMESH_Mesh.hxx"
  36 #include "SMESH_Controls.hxx"
  37 #include "SMESH_SequenceOfNode.hxx"
  38 #include "SMESH_SequenceOfElemPtr.hxx"
  39 #include "gp_Dir.hxx"
  40 #include "TColStd_HSequenceOfReal.hxx"
  41 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  42
  43 #include <list>
  44 #include <map>
  45
  46 typedef map<const SMDS_MeshElement*,
  47             list<const SMDS_MeshElement*> > TElemOfElemListMap;
  48
  49 typedef map<const SMDS_MeshNode*, SMESHDS_SubMesh*> RemoveQuadNodeMap;
  50 typedef map<const SMDS_MeshNode*, SMESHDS_SubMesh*>::iterator ItRemoveQuadNodeMap;
  51
  52 class SMDS_MeshElement;
  53 class SMDS_MeshFace;
  54 class SMDS_MeshNode;
  55 class gp_Ax1;
  56 class gp_Vec;
  57 class gp_Pnt;
  58
  59 class SMESH_EXPORT SMESH_MeshEditor {
  60  public:
  61
  62   SMESH_MeshEditor( SMESH_Mesh* theMesh );
  63
  64   bool Remove (const std::list< int >& theElemIDs, const bool isNodes);
  65   // Remove a node or an element.
  66   // Modify a compute state of sub-meshes which become empty
  67
  68   bool InverseDiag (const SMDS_MeshElement * theTria1,
  69                     const SMDS_MeshElement * theTria2 );
  70   // Replace two neighbour triangles with ones built on the same 4 nodes
  71   // but having other common link.
  72   // Return False if args are improper
  73
  74   bool InverseDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
  75                     const SMDS_MeshNode * theNode2 );
  76   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
  77   // with ones built on the same 4 nodes but having other common link.
  78   // Return false if proper faces not found
  79
  80   bool DeleteDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
  81                    const SMDS_MeshNode * theNode2 );
  82   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
  83   // with a quadrangle built on the same 4 nodes.
  84   // Return false if proper faces not found
  85
  86   bool Reorient (const SMDS_MeshElement * theElement);
  87   // Reverse theElement orientation
  88
  89
  90   /*!
  91    * \brief Fuse neighbour triangles into quadrangles.
  92    * \param theElems     - The triangles to be fused.
  93    * \param theCriterion - Is used to choose a neighbour to fuse with.
  94    * \param theMaxAngle  - Is a max angle between element normals at which fusion
  95    *                       is still performed; theMaxAngle is mesured in radians.
  96    * \retval bool - Success or not.
  97    */
  98   bool TriToQuad (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
  99                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion,
 100                   const double                         theMaxAngle);
 101
 102   /*!
 103    * \brief Split quadrangles into triangles.
 104    * \param theElems     - The faces to be splitted.
 105    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 106    * \retval bool - Success or not.
 107    */
 108   bool QuadToTri (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> &  theElems,
 109                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 110
 111   /*!
 112    * \brief Split quadrangles into triangles.
 113    * \param theElems  - The faces to be splitted.
 114    * \param the13Diag - Is used to choose a diagonal for splitting.
 115    * \retval bool - Success or not.
 116    */
 117   bool QuadToTri (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 118                   const bool                          the13Diag);
 119
 120   /*!
 121    * \brief Find better diagonal for splitting.
 122    * \param theQuad      - The face to find better splitting of.
 123    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 124    * \retval int - 1 for 1-3 diagonal, 2 for 2-4, -1 - for errors.
 125    */
 126   int BestSplit (const SMDS_MeshElement*              theQuad,
 127                  SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 128
 129
 130   enum SmoothMethod { LAPLACIAN = 0, CENTROIDAL };
 131
 132   void Smooth (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 133                std::set<const SMDS_MeshNode*> &    theFixedNodes,
 134                const SmoothMethod                  theSmoothMethod,
 135                const int                           theNbIterations,
 136                double                              theTgtAspectRatio = 1.0,
 137                const bool                          the2D = true);
 138   // Smooth theElements using theSmoothMethod during theNbIterations
 139   // or until a worst element has aspect ratio <= theTgtAspectRatio.
 140   // Aspect Ratio varies in range [1.0, inf].
 141   // If theElements is empty, the whole mesh is smoothed.
 142   // theFixedNodes contains additionally fixed nodes. Nodes built
 143   // on edges and boundary nodes are always fixed.
 144   // If the2D, smoothing is performed using UV parameters of nodes
 145   // on geometrical faces
 146
 147
 148   void RotationSweep (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 149                       const gp_Ax1&                       theAxis,
 150                       const double                        theAngle,
 151                       const int                           theNbSteps,
 152                       const double                        theToler);
 153   // Generate new elements by rotation of theElements around theAxis
 154   // by theAngle by theNbSteps
 155
 156   /*!
 157    * Auxilary flag for advanced extrusion.
 158    * BOUNDARY: create or not boundary for result of extrusion
 159    * SEW:      try to use existing nodes or create new nodes in any case
 160    */
 161   enum ExtrusionFlags {
 162     EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY = 0x01,
 163     EXTRUSION_FLAG_SEW = 0x02
 164   };
 165
 166   /*!
 167    * special structire for control of extrusion functionality
 168    */
 169   struct ExtrusParam {
 170     gp_Dir myDir; // direction of extrusion
 171     Handle(TColStd_HSequenceOfReal) mySteps; // magnitudes for each step
 172     SMESH_SequenceOfNode myNodes; // nodes for using in sewing
 173   };
 174
 175   /*!
 176    * Create new node in the mesh with given coordinates
 177    * (auxilary for advanced extrusion)
 178    */
 179   const SMDS_MeshNode* CreateNode(const double x,
 180                                   const double y,
 181                                   const double z,
 182                                   const double tolnode,
 183                                   SMESH_SequenceOfNode& aNodes);
 184
 185   /*!
 186    * Generate new elements by extrusion of theElements
 187    * It is a method used in .idl file. All functionality
 188    * is implemented in the next method (see below) which
 189    * is used in the cuurent method.
 190    * param theElems - list of elements for extrusion
 191    * param newElemsMap returns history of extrusion
 192    * param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 193    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 194    * param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 195    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 196    */
 197   void ExtrusionSweep
 198            (map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 199             const gp_Vec&                  theStep,
 200             const int                      theNbSteps,
 201             TElemOfElemListMap&            newElemsMap,
 202             const int                      theFlags = EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY,
 203             const double                   theTolerance = 1.e-6);
 204
 205   /*!
 206    * Generate new elements by extrusion of theElements
 207    * param theElems - list of elements for extrusion
 208    * param newElemsMap returns history of extrusion
 209    * param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 210    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 211    * param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 212    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 213    * param theParams - special structure for manage of extrusion
 214    */
 215   void ExtrusionSweep (map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 216                        ExtrusParam&                   theParams,
 217                        TElemOfElemListMap&            newElemsMap,
 218                        const int                      theFlags,
 219                        const double                   theTolerance);
 220
 221
 222   // Generate new elements by extrusion of theElements
 223   // by theStep by theNbSteps
 224
 225   enum Extrusion_Error {
 226     EXTR_OK,
 227     EXTR_NO_ELEMENTS,
 228     EXTR_PATH_NOT_EDGE,
 229     EXTR_BAD_PATH_SHAPE,
 230     EXTR_BAD_STARTING_NODE,
 231     EXTR_BAD_ANGLES_NUMBER,
 232     EXTR_CANT_GET_TANGENT
 233     };
 234
 235   Extrusion_Error ExtrusionAlongTrack (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 236                                        SMESH_subMesh*                      theTrackPattern,
 237                                        const SMDS_MeshNode*                theNodeStart,
 238                                        const bool                          theHasAngles,
 239                                        std::list<double>&                  theAngles,
 240                                        const bool                          theHasRefPoint,
 241                                        const gp_Pnt&                       theRefPoint);
 242   // Generate new elements by extrusion of theElements along path given by theTrackPattern,
 243   // theHasAngles are the rotation angles, base point can be given by theRefPoint
 244
 245   void Transform (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 246                   const gp_Trsf&                      theTrsf,
 247                   const bool                          theCopy);
 248   // Move or copy theElements applying theTrsf to their nodes
 249
 250   typedef std::list< std::list< const SMDS_MeshNode* > > TListOfListOfNodes;
 251
 252   void FindCoincidentNodes (std::set<const SMDS_MeshNode*> & theNodes,
 253                             const double                     theTolerance,
 254                             TListOfListOfNodes &             theGroupsOfNodes);
 255   // Return list of group of nodes close to each other within theTolerance.
 256   // Search among theNodes or in the whole mesh if theNodes is empty.
 257
 258   int SimplifyFace (const vector<const SMDS_MeshNode *> faceNodes,
 259                     vector<const SMDS_MeshNode *>&      poly_nodes,
 260                     vector<int>&                        quantities) const;
 261   // Split face, defined by <faceNodes>, into several faces by repeating nodes.
 262   // Is used by MergeNodes()
 263
 264   void MergeNodes (TListOfListOfNodes & theNodeGroups);
 265   // In each group, the cdr of nodes are substituted by the first one
 266   // in all elements.
 267
 268   void MergeEqualElements();
 269   // Remove all but one of elements built on the same nodes.
 270   // Return nb of successfully merged groups.
 271
 272   static bool CheckFreeBorderNodes(const SMDS_MeshNode* theNode1,
 273                                    const SMDS_MeshNode* theNode2,
 274                                    const SMDS_MeshNode* theNode3 = 0);
 275   // Return true if the three nodes are on a free border
 276
 277   enum Sew_Error {
 278     SEW_OK,
 279     // for SewFreeBorder()
 280     SEW_BORDER1_NOT_FOUND,
 281     SEW_BORDER2_NOT_FOUND,
 282     SEW_BOTH_BORDERS_NOT_FOUND,
 283     SEW_BAD_SIDE_NODES,
 284     SEW_VOLUMES_TO_SPLIT,
 285     // for SewSideElements()
 286     SEW_DIFF_NB_OF_ELEMENTS,
 287     SEW_TOPO_DIFF_SETS_OF_ELEMENTS,
 288     SEW_BAD_SIDE1_NODES,
 289     SEW_BAD_SIDE2_NODES
 290     };
 291
 292
 293   Sew_Error SewFreeBorder (const SMDS_MeshNode* theBorderFirstNode,
 294                            const SMDS_MeshNode* theBorderSecondNode,
 295                            const SMDS_MeshNode* theBorderLastNode,
 296                            const SMDS_MeshNode* theSide2FirstNode,
 297                            const SMDS_MeshNode* theSide2SecondNode,
 298                            const SMDS_MeshNode* theSide2ThirdNode = 0,
 299                            const bool           theSide2IsFreeBorder = true,
 300                            const bool           toCreatePolygons = false,
 301                            const bool           toCreatePolyedrs = false);
 302   // Sew the free border to the side2 by replacing nodes in
 303   // elements on the free border with nodes of the elements
 304   // of the side 2. If nb of links in the free border and
 305   // between theSide2FirstNode and theSide2LastNode are different,
 306   // additional nodes are inserted on a link provided that no
 307   // volume elements share the splitted link.
 308   // The side 2 is a free border if theSide2IsFreeBorder == true.
 309   // Sewing is peformed between the given first, second and last
 310   // nodes on the sides.
 311   // theBorderFirstNode is merged with theSide2FirstNode.
 312   // if (!theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode gives
 313   // the last node on the side 2, which will be merged with
 314   // theBorderLastNode.
 315   // if (theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode will
 316   // be merged with theBorderSecondNode.
 317   // if (theSide2IsFreeBorder && theSide2ThirdNode == 0) then
 318   // the 2 free borders are sewn link by link and no additional
 319   // nodes are inserted.
 320   // Return false, if sewing failed.
 321
 322   Sew_Error SewSideElements (std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& theSide1,
 323                              std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& theSide2,
 324                              const SMDS_MeshNode*               theFirstNode1ToMerge,
 325                              const SMDS_MeshNode*               theFirstNode2ToMerge,
 326                              const SMDS_MeshNode*               theSecondNode1ToMerge,
 327                              const SMDS_MeshNode*               theSecondNode2ToMerge);
 328   // Sew two sides of a mesh. Nodes belonging to theSide1 are
 329   // merged with nodes of elements of theSide2.
 330   // Number of elements in theSide1 and in theSide2 must be
 331   // equal and they should have similar node connectivity.
 332   // The nodes to merge should belong to side s borders and
 333   // the first node should be linked to the second.
 334
 335   void InsertNodesIntoLink(const SMDS_MeshElement*          theFace,
 336                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 337                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 338                            std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert,
 339                            const bool                       toCreatePoly = false);
 340   // insert theNodesToInsert into theFace between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 341   // If toCreatePoly is true, replace theFace by polygon, else split theFace.
 342
 343   void UpdateVolumes (const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 344                       const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 345                       std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert);
 346   // insert theNodesToInsert into all volumes, containing link
 347   // theBetweenNode1 - theBetweenNode2, between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 348
 349   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d);
 350   //converts all mesh to quadratic one, deletes old elements, replacing
 351   //them with quadratic ones with the same id.
 352
 353   bool ConvertFromQuadratic();
 354   //converts all mesh from quadratic to ordinary ones, deletes old quadratic elements, replacing
 355   //them with ordinary mesh elements with the same id.
 356
 357
 358 //  static int SortQuadNodes (const SMDS_Mesh * theMesh,
 359 //                            int               theNodeIds[] );
 360 //  // Set 4 nodes of a quadrangle face in a good order.
 361 //  // Swap 1<->2 or 2<->3 nodes and correspondingly return
 362 //  // 1 or 2 else 0.
 363 //
 364 //  static bool SortHexaNodes (const SMDS_Mesh * theMesh,
 365 //                             int               theNodeIds[] );
 366 //  // Set 8 nodes of a hexahedron in a good order.
 367 //  // Return success status
 368
 369   static void AddToSameGroups (const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 370                                const SMDS_MeshElement* elemInGroups,
 371                                SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 372   // Add elemToAdd to the groups the elemInGroups belongs to
 373
 374   static void RemoveElemFromGroups (const SMDS_MeshElement* removeelem,
 375                                     SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 376   // remove elemToAdd from the groups
 377
 378   static const SMDS_MeshElement*
 379     FindFaceInSet(const SMDS_MeshNode*                     n1,
 380                   const SMDS_MeshNode*                     n2,
 381                   const std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& elemSet,
 382                   const std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& avoidSet);
 383   // Return a face having linked nodes n1 and n2 and which is
 384   // - not in avoidSet,
 385   // - in elemSet provided that !elemSet.empty()
 386
 387   /*!
 388    * \brief Returns true if given node is medium
 389     * \param n - node to check
 390     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
 391     * \retval bool - check result
 392    */
 393   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
 394                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
 395
 396   int FindShape (const SMDS_MeshElement * theElem);
 397   // Return an index of the shape theElem is on
 398   // or zero if a shape not found
 399
 400   SMESH_Mesh * GetMesh() { return myMesh; }
 401
 402   SMESHDS_Mesh * GetMeshDS() { return myMesh->GetMeshDS(); }
 403
 404   SMESH_SequenceOfElemPtr GetLastCreatedNodes() { return myLastCreatedNodes; }
 405
 406   SMESH_SequenceOfElemPtr GetLastCreatedElems() { return myLastCreatedElems; }
 407
 408 private:
 409
 410   void ConvertElemToQuadratic(SMESHDS_SubMesh *theSm,
 411                               SMESH_MesherHelper* theHelper,
 412                               const bool theForce3d);
 413   //Auxiliary function for "ConvertToQuadratic" is intended to convert
 414   //elements contained in submesh to quadratic
 415
 416   void RemoveQuadElem( SMESHDS_SubMesh *theSm,
 417                        SMDS_ElemIteratorPtr theItr,
 418                        RemoveQuadNodeMap& theRemoveNodeMap);
 419   //Auxiliary function for "ConvertFromQuadratic" is intended to convert quadratic
 420   //element to ordinary and for removing quadratic nodes
 421
 422 private:
 423
 424   SMESH_Mesh * myMesh;
 425
 426   /*!
 427    * Sequence for keeping nodes created during last operation
 428    */
 429   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedNodes;
 430
 431   /*!
 432    * Sequence for keeping elements created during last operation
 433    */
 434   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedElems;
 435
 436 };
 437
 438 #endif