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