Salome HOME
1a51128399a212ea271df42295d34c033838201c
[modules/smesh.git] / doc / salome / gui / SMESH / input / constructing_meshes.doc
1 /*!
2
3 \page constructing_meshes_page Constructing meshes
4
5 To create a mesh on geometry, it is necessary to create a mesh object by choosing
6 - a geometrical shape produced in the Geometry module (<em>main shape</em>);
7 - <em>meshing parameters</em>, including 
8   - \ref basic_meshing_algos_page "meshing algorithms" and
9   - \ref about_hypo_page "hypotheses" specifying constraints to be
10     taken into account by the chosen meshing algorithms.
11
12 Then you can launch mesh generation by invoking \ref compute_anchor "Compute" command.
13
14 \note Sometimes \a hypotheses term is used to refer to both algorithms
15 and hypotheses.
16
17 Mesh generation on the geometry is performed in the bottom-up
18 flow: nodes on vertices are created first, then edges are divided into
19 segments using nodes on vertices; the node of segments are then
20 used to mesh faces; then the nodes of faces are used to mesh
21 solids. This automatically assures the conformity of the mesh.
22
23 It is required to choose a meshing algorithm for every dimension of
24 sub-shapes up to the highest dimension to be generated. Note
25 that some algorithms generate elements of several dimensions, and
26 others of only one. It is not necessary to define meshing
27 parameters for all dimensions at once; you can start from 1D
28 meshing parameters only, compute the 1D mesh, then define 2D meshing
29 parameters and compute the 2D mesh (note that 1D mesh will not be
30 re-computed).
31
32 An algorithm of a certain dimension chosen at mesh creation is applied
33 to discretize every sub-shape of this dimension. It is possible to
34 specify a different algorithm or hypothesis to be applied to one or
35 a group of sub-shapes by creating a \ref constructing_submeshes_page
36 "sub-mesh". You can specify no algorithms at all at mesh object
37 creation and specify the meshing parameters on sub-meshes only; then
38 only the sub-shapes, for which an algorithm and a hypothesis (if any)
39 have been defined will be discretized.
40
41 \n Construction of a mesh on a geometry includes at least two (mesh
42 creation and computing) of the following steps:
43 <ul>
44   <li> \ref create_mesh_anchor "Creation of a mesh object", where you
45   can specify meshing parameters to apply to all sub-shapes of the
46   main shape.</li>
47   <li> \ref constructing_submeshes_page "Creation of sub-meshes",
48   (optional) where you can specify meshing parameters to apply to the
49   selected sub-shapes.</li>
50   <li> \ref evaluate_anchor "Evaluating mesh size" (optional) can be
51   used to know an approximate number of elements before their actual generation.</li>
52   <li> \ref preview_anchor "Previewing the mesh" (optional) can be
53   used to generate mesh of only lower dimension(s) in order to
54   visually estimate it before full mesh generation, which can be much
55   longer.</li>
56   <li> \ref submesh_order_anchor "Changing sub-mesh priority"
57   (optional) can be useful if there are concurrent sub-meshes
58   defined.</li>
59   <li> \ref compute_anchor "Computing the mesh" uses defined meshing
60   parameters to generate mesh elements.</li>
61   <li> \ref edit_anchor "Editing the mesh" (optional) can be used to
62   \ref modifying_meshes_page "modify" the mesh of a lower dimension before
63   \ref compute_anchor "computing" elements of an upper dimension.</li>
64 </ul>
65
66 \anchor create_mesh_anchor
67 <h2>Creation of a mesh object</h2>
68 <em>To construct a mesh:</em>
69 <ol>
70   <li>Select a geometrical object for meshing.</li>
71   <li>In the \b Mesh menu select <b>Create Mesh</b> or click <em>"Create
72       Mesh"</em> button in the toolbar. 
73
74     <center>
75     \image html image32.png
76     <em>"Create Mesh" button</em>
77     </center>
78
79     The following dialog box will appear: 
80
81     \image html createmesh-inv.png
82     <br>
83   </li>
84   <li> To filter off irrelevant meshing algorithms, you can
85     select <b>Mesh Type</b> in the corresponding list from <b>Any,
86       Hexahedral, Tetrahedral, Triangular </b> and \b Quadrilateral (there
87     can be less items for the geometry of lower dimensions).
88
89     Selection of a mesh type hides all meshing algorithms that cannot
90     generate elements of this type.</li>
91
92   <li>Apply \subpage basic_meshing_algos_page "meshing algorithms" and
93     \subpage about_hypo_page "hypotheses" which will be used to compute
94     this mesh.
95
96     "Create mesh" dialog box contains several tab pages titled \b 3D,
97     \b 2D, \b 1D and \b 0D. The title of each page reflects the
98     dimension of the sub-shapes the algorithms listed on
99     this page affect and the maximal dimension of elements the algorithms
100     generate. For example, \b 3D page lists the algorithms that affect
101     3D sub-shapes (solids) and generate 3D mesh elements
102     (tetrahedra, hexahedra etc.)
103
104     As soon as you have selected an algorithm, you can create a
105     hypothesis (or select an already created one). A set of accessible
106     hypotheses includes only the hypotheses that can be used by the
107     selected algorithm.
108
109     \note
110     - Some page(s) can be disabled if the geometrical
111     object does not include shapes (sub-shapes) of the corresponding
112     dimension(s). For example, if the input object is a geometrical face,
113     \b 3D page is disabled.
114     - Some algorithms affect the geometry of several dimensions,
115     i.e. 1D+2D or 1D+2D+3D. If such an algorithm is selected, the
116     dialog pages related to the corresponding lower dimensions are
117     disabled.
118     - \b 0D page refers to 0D geometry (vertices) rather than
119     to 0D elements. Mesh module does not provide algorithms that
120     produce 0D elements. Currently \b 0D page provides only one
121     algorithm "Segments around vertex" that allows specifying the required
122     size of mesh edges about the selected vertex (or vertices).
123
124     For example, you need to mesh a 3D object.
125
126     First, you can change a default name of your mesh in the \b Name
127     box. Then check that the selected geometrical object indicated in
128     \b Geometry field, is what you wish to mesh; if not, select
129     the correct object in the Object Browser. Click "Select" button
130     near \b Geometry field if the name of the object has not yet
131     appeared in \b Geometry field.
132     <center>
133     \image html image120.png
134     <em>"Select" button</em>
135     </center>
136
137     Now you can define 3D Algorithm and 3D Hypotheses, which will be
138     applied to discretize the solids of your geometrical object using
139     3D elements. Click the <em>"Add Hypothesis"</em> button to create
140     and add a hypothesis.
141     <center>
142     \image html image121.png
143     <em>"Add Hypothesis" button</em>
144     </center>
145     Click the <em>"Plus"</em> button to enable adding more additional hypotheses.
146
147     Click the <em>"Edit Hypothesis"</em> button to change the values for the
148     current hypothesis.
149     <center>
150     \image html image122.png
151     <em>"Edit Hypothesis" button</em>
152     </center>
153
154     Most 2D and 3D algorithms can work without hypotheses using
155     default meshing parameters. Some algorithms do not require any
156     hypotheses. After selection of an algorithm "Hypothesis" field of
157     the dialog can contain:
158     <ul>
159       <li> <em>\<Default\></em> if the algorithm can work using default
160       parameters.</li>
161       <li> <em>\<None\></em> if the algorithm requires a hypothesis defining
162       its parameters.</li>
163       <li> If the algorithm does not use hypotheses, this field is grayed.</li>
164     </ul>
165     After selection of an algorithm <b>Add. Hypothesis</b> field can contain:
166     <ul>
167       <li> <em>\<None\></em> if the algorithm can be tuned
168       using an additional hypothesis.</li>
169       <li> If the algorithm does not use additional hypotheses, this field is grayed.</li>
170     </ul>
171
172     Proceed in the same way with 2D and 1D Algorithms and Hypotheses that
173     will be used to mesh faces and edges of your geometry. (Note
174     that any object has edges, even if their existence is not
175     apparent, for example, a sphere has 4 edges). Note that the
176     choice of hypotheses and lower dimension algorithms depends on
177     the higher dimension algorithm.
178
179     If you wish you can select other algorithms and/or hypotheses
180     for meshing some sub-shapes of your CAD model by \ref constructing_submeshes_page.
181
182     Some algorithms generate mesh of several dimensions, while others
183     produce mesh of only one dimension. In the latter case there must
184     be one Algorithm and zero or several
185     Hypotheses for each dimension of your object, otherwise you will
186     not get any mesh at all. Of course, if you wish to mesh a face,
187     which is a 2D object, you do not need to define a 3D Algorithm and
188     Hypotheses.
189
190     In the <b>Object Browser</b> the structure of the new mesh is
191     displayed as follows:
192     \image html image88.jpg
193     It contains: 
194     <ul>
195       <li>a mesh name (<em>Mesh_mechanic</em>);
196       <li>a reference to the geometrical object on the basis of
197         which the mesh has been constructed (\a mechanic);</li> 
198       <li><b>Applied hypotheses</b> folder containing the references
199         to the hypotheses chosen at the construction of the mesh;</li>
200       <li><b>Applied algorithms</b> folder containing the references
201         to the algorithms chosen at the construction of the mesh.</li> 
202       <li><b>SubMeshes on Face</b> folder containing the sub-meshes
203         defined on geometrical faces. There also can be folders for
204         sub-meshes on vertices, edges, wires, shells, solids and
205         compounds.</li>
206       <li><b>Groups of Faces</b> folder containing the groups of mesh
207         faces. There also can be folders for groups of nodes, edges,
208         volumes 0D elements and balls.</li>
209     </ul>
210
211     There is an alternative way to assign Algorithms and Hypotheses by
212     clicking <b>Assign a set of hypotheses</b> button and selecting among
213     pre-defined sets of algorithms and hypotheses. In addition to the built-in
214     sets of hypotheses, it is possible to create custom sets by editing
215     CustomMeshers.xml file located in the home directory. CustomMeshers.xml
216     file must describe sets of hypotheses in the
217     same way as ${SMESH_ROOT_DIR}/share/salome/resources/smesh/StdMeshers.xml 
218     file does (sets of hypotheses are enclosed between \<hypotheses-set-group\>
219       tags). For example:
220 ~~~~~~{.xml}
221     <?xml version='1.0' encoding='us-ascii'?>
222     <!DOCTYPE meshers PUBLIC "" "desktop.dtd">
223     <meshers>
224     <hypotheses-set-group>
225         <hypotheses-set name="My favorite hypotheses"
226                         hypos="AutomaticLength"
227                         algos="CompositeSegment_1D, Quadrangle_2D, GHS3D_3D"/>
228     </hypotheses-set-group>
229     </meshers>
230 ~~~~~~
231 <br>
232 <center>
233       \image html hypo_sets.png
234       List of sets of hypotheses. Tag <em>[custom]</em> is
235       automatically added to the sets defined by the user.
236 </center>
237       \note 
238       - \a "Automatic" in the names of predefined sets of hypotheses
239       does not actually mean that they are suitable for meshing any
240       geometry.
241       - The list of sets of hypotheses can be shorter than in the
242         above image depending on the geometry dimension.
243   </li>
244 </ol>
245
246 Consider trying a sample script for construction of a mesh from our 
247 \ref tui_creating_meshes_page "TUI Scripts" section.
248
249 \anchor evaluate_anchor
250 <h2>Evaluating mesh size</h2>
251
252 After the mesh object is created and all hypotheses are assigned and
253 before \ref compute_anchor "Compute" operation, it is possible to
254 calculate the eventual mesh size. For this, select the mesh in
255 the <b>Object Browser</b> and from the \b Mesh menu select \b
256 Evaluate. The result of evaluation will be displayed in the following
257 information box: 
258
259 \image html mesh_evaluation_succeed.png
260
261 \anchor preview_anchor
262 <h2>Previewing the mesh</h2>
263
264 Before \ref compute_anchor "the mesh computation", it is also possible
265 to see the mesh preview.
266
267 For this, select the mesh in the Object Browser. From the \b Mesh menu
268 select \b Preview or click "Preview" button in the toolbar or activate
269 "Preview" item from the pop-up menu.
270
271 <center>
272 \image html mesh_precompute.png
273 <em>"Preview" button</em>
274 </center>
275
276 Select <b>1D mesh</b> or <b>2D mesh</b> preview mode in the Preview dialog. 
277
278 \image html preview_mesh_1D.png "1D mesh preview shows nodes computed on geometry edges"
279 <br>
280 \image html preview_mesh_2D.png "2D mesh preview shows edge mesh elements, computed on geometry faces"
281
282 <b>Compute</b> button computes the whole mesh.
283
284 When the Preview dialog is closed, the question about the storage of temporarily
285 created mesh elements appears:
286
287 \image html preview_tmp_data.png
288
289 These elements can be kept in the mesh.
290
291
292 \anchor submesh_order_anchor
293 <h2>Changing sub-mesh priority</h2>
294
295 If the mesh contains concurrent \ref constructing_submeshes_page "sub-meshes", 
296 it is possible to change the priority of their computation, i.e. to
297 change the priority of applying algorithms to the shared sub-shapes of
298 the Mesh shape.
299
300 <em>To change sub-mesh priority:</em>
301
302 Choose "Change sub-mesh priority" from the Mesh menu or a pop-up
303 menu. The opened dialog shows a list of sub-meshes in the order of
304 their priority. 
305
306 There is an example of sub-mesh order modifications taking a Mesh created on a Box
307 shape. The main Mesh object:
308 <ul>
309   <li><i>1D</i> <b>Wire discretisation</b> with <b>Number of Segments</b>=20</li>
310   <li><i>2D</i> <b>Triangle (Mefisto)</b> with Hypothesis<b>Max Element Area</b>
311   </li>
312 </ul>
313 The first sub-mesh <b>Submesh_1</b> created on <b>Face_1</b> is:
314 <ul>
315   <li><i>1D</i> <b>Wire discretisation</b> with <b>Number of Segments</b>=4</li>
316   <li><i>2D</i> <b>Triangle (Mefisto)</b> with Hypothesis <b>MaxElementArea</b>=1200</li>
317 </ul>
318 The second sub-mesh <b>Submesh_2</b> created on <b>Face_2</b> is:
319 <ul>
320   <li><i>1D</i> <b>Wire discretisation</b> with <b>Number of Segments</b>=8</li>
321   <li><i>2D</i> <b>Triangle (Mefisto)</b> with Hypothesis <b>MaxElementArea</b>=1200</li>
322 </ul>
323
324 And the last sub-mesh <b>Submesh_3</b> created on <b>Face_3</b> is:
325 <ul>
326   <li><i>1D</i> <b>Wire discretisation</b> with <b>Number of Segments</b>=12</li>
327   <li><i>2D</i> <b>Triangle (Mefisto)</b> with Hypothesis <b>MaxElementArea</b>=1200</li>
328 </ul>
329
330 The sub-meshes become concurrent if they share sub-shapes that can be
331 meshed with different algorithms (or different hypotheses). In the
332 example, we have three sub-meshes with concurrent algorithms, because
333 they have different hypotheses.
334
335 The first mesh computation is made with:
336 <center>
337 \image html mesh_order_123.png
338 <em>"Mesh order SubMesh_1, SubMesh_2, SubMesh_3"</em></center>
339 <center>
340 \image html mesh_order_123_res.png
341 <em>"Result mesh with order SubMesh_1, SubMesh_2, SubMesh_3 "</em></center>
342
343 The next mesh computation is made with:
344 <center>
345 \image html mesh_order_213.png
346 <em>"Mesh order SubMesh_2, SubMesh_1, SubMesh_3"</em></center>
347 <center>
348 \image html mesh_order_213_res.png
349 <em>"Result mesh with order SubMesh_2, SubMesh_1, SubMesh_3 "</em></center>
350
351 And the last mesh computation is made with:
352 <center>
353 \image html mesh_order_321.png
354 <em>"Mesh order SubMesh_3, SubMesh_2, SubMesh_1"</em></center>
355 <center>\image html mesh_order_321_res.png
356 <em>"Result mesh with order SubMesh_3, SubMesh_2, SubMesh_1 "</em></center>
357
358 As we can see, each mesh computation has a different number of result
359 elements and a different mesh discretization on the shared edges (the edges 
360 that are shared between <b>Face_1</b>, <b>Face_2</b> and <b>Face_3</b>)
361
362 Additionally, sub-mesh priority (the order of applied algorithms) can
363 be modified not only in a separate dialog box, but also in
364 the <b>Preview</b>. This helps to preview different mesh results,
365 modifying the order of sub-meshes. 
366 <center>
367 \image html mesh_order_preview.png
368 <em>"Preview with sub-mesh priority list box"</em></center>
369
370 If there are no concurrent sub-meshes under the Mesh object, the user
371 will see the following information.
372 <center>
373 \image html mesh_order_no_concurrent.png
374 <em>"No concurrent submeshes detected"</em></center>
375
376
377 \anchor compute_anchor
378 <h2>Computing the mesh</h2>
379
380 It is equally possible to skip  \ref evaluate_anchor "the Evaluation"
381 and \ref preview_anchor "the Preview" and to \b Compute the mesh after
382 the hypotheses are assigned. For this, select your mesh in
383 the <b>Object Browser</b>. From the \b Mesh menu select \b Compute or
384 click "Compute" button of the toolbar.
385
386 <center>
387 \image html image28.png
388 <em>"Compute" button</em>
389 </center>
390
391 After the mesh computation finishes, the Mesh Computation information
392 box appears. If you close this box and click "Compute" button again,
393 without previously changing meshing parameters, the mesh will NOT be
394 re-computed and the Mesh Computation information box will be shown
395 with the same contents. (To fully re-compute the mesh, invoke 
396 \ref clear_mesh_anchor "Clear Mesh Data" command before). 
397
398 If the mesh computation has been a success, the box shows information
399 on the number of entities of different types in the mesh.
400
401 \image html meshcomputationsucceed.png
402
403 \anchor meshing_failed_anchor
404 If the mesh computation has failed, the information about the cause of the
405 failure is provided in \b Errors table.
406
407 \image html meshcomputationfail.png
408
409 After you select an error, <b>Show Sub-shape</b> button allows
410 visualizing in magenta the geometrical entity that causes the error.
411
412 <center>
413 \image html failed_computation.png 
414 <em>3D algorithm failed to compute mesh on a box shown using <b>Show
415     Sub-shape</b> button</em>
416 </center>
417
418 <b>Publish Sub-shape</b> button publishes the sub-shape, whose meshing
419 has failed, in the Geometry component as a child of the main shape, which
420 allows analyzing the problematic geometry and creating a sub-mesh on it in
421 order to locally tune the hypotheses.
422
423 If the failure is caused by an invalid input mesh and the algorithm has
424 found which mesh entities are bad, <b>Show bad Mesh</b> 
425 button appears in the dialog. Clicked, it shows the bad mesh entities in
426 the Viewer in magenta. Sometimes the shown mesh entities are too small
427 or/and hidden by other mesh elements. They can be seen after
428 switching the mesh to Wireframe visualization mode or switching off
429 the visualization of faces and volumes (if any).
430
431 <b>Bad Mesh to Group</b> button creates groups of bad mesh entities
432 to facilitate their analysis.
433
434 <center>
435 \image html show_bad_mesh.png
436 <em>Edges bounding a hole in the surface are shown in magenta using <b>Show
437     bad Mesh</b> button</em>
438 </center>
439
440 \note Mesh Computation Information box does not appear if you set
441 "Mesh computation/Show a computation result notification" preference 
442 to the "Never" value. This option gives the possibility to control mesh
443 computation reporting. There are the following possibilities: always
444 show the information box, show only if an error occurs or never. 
445 By default, the information box is always shown after mesh computation operation.
446
447 <p><p>
448 \anchor edit_anchor
449 <h2>Editing the mesh</h2>
450
451 It is possible to \ref modifying_meshes_page "edit the mesh" of a 
452 lower dimension before generation of the mesh of a higher dimension.
453
454 For example you can generate a 2D mesh, modify it using e.g. 
455 \ref pattern_mapping_page, and then generate a 3D mesh basing on the
456 modified 2D mesh. The workflow is as follows:
457 - Define 1D and 2D meshing algorithms.
458 - Compute the mesh. 2D mesh is generated.
459 - Apply \ref pattern_mapping_page.
460 - Define 3D meshing algorithms without modifying 1D and 2D algorithms
461 and hypotheses.
462 - Compute the mesh. 3D mesh is generated.
463
464 \note Nodes and elements added \ref adding_nodes_and_elements_page
465 "manually" cannot be used in this workflow because the manually created
466 entities are not attached to any geometry and thus (usually) cannot be
467 found by the mesher paving a geometry.
468
469 <b>See Also</b> a sample TUI Script demonstrates the possibility of 
470 \ref tui_editing_while_meshing "Intermediate edition while meshing"
471
472 */