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_Mesh.hxx"
  34 #include "SMESH_Controls.hxx"
  35 #include "SMESH_SequenceOfNode.hxx"
  36 #include "SMESH_SequenceOfElemPtr.hxx"
  37 #include "gp_Dir.hxx"
  38 #include "TColStd_HSequenceOfReal.hxx"
  39 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  40
  41 #include <list>
  42 #include <map>
  43
  44 typedef map<const SMDS_MeshElement*,
  45             list<const SMDS_MeshElement*> > TElemOfElemListMap;
  46
  47 typedef map<const SMDS_MeshNode*, SMESHDS_SubMesh*> RemoveQuadNodeMap;
  48 typedef map<const SMDS_MeshNode*, SMESHDS_SubMesh*>::iterator ItRemoveQuadNodeMap;
  49
  50 class SMDS_MeshElement;
  51 class SMDS_MeshFace;
  52 class SMDS_MeshNode;
  53 class gp_Ax1;
  54 class gp_Vec;
  55 class gp_Pnt;
  56
  57 class SMESH_MeshEditor {
  58 public:
  59
  60   // define a set of elements sorted by ID, to be used to assure
  61   // predictability of edition
  62   struct TIDCompare {
  63     bool operator () (const SMDS_MeshElement* e1, const SMDS_MeshElement* e2)
  64     { return e1->GetID() < e2->GetID(); }
  65   };
  66   typedef set< const SMDS_MeshElement*, TIDCompare > TIDSortedElemSet;
  67
  68 public:
  69
  70   SMESH_MeshEditor( SMESH_Mesh* theMesh );
  71
  72   bool Remove (const std::list< int >& theElemIDs, const bool isNodes);
  73   // Remove a node or an element.
  74   // Modify a compute state of sub-meshes which become empty
  75
  76   bool InverseDiag (const SMDS_MeshElement * theTria1,
  77                     const SMDS_MeshElement * theTria2 );
  78   // Replace two neighbour triangles with ones built on the same 4 nodes
  79   // but having other common link.
  80   // Return False if args are improper
  81
  82   bool InverseDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
  83                     const SMDS_MeshNode * theNode2 );
  84   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
  85   // with ones built on the same 4 nodes but having other common link.
  86   // Return false if proper faces not found
  87
  88   bool DeleteDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
  89                    const SMDS_MeshNode * theNode2 );
  90   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
  91   // with a quadrangle built on the same 4 nodes.
  92   // Return false if proper faces not found
  93
  94   bool Reorient (const SMDS_MeshElement * theElement);
  95   // Reverse theElement orientation
  96
  97
  98   /*!
  99    * \brief Fuse neighbour triangles into quadrangles.
 100    * \param theElems     - The triangles to be fused.
 101    * \param theCriterion - Is used to choose a neighbour to fuse with.
 102    * \param theMaxAngle  - Is a max angle between element normals at which fusion
 103    *                       is still performed; theMaxAngle is mesured in radians.
 104    * \retval bool - Success or not.
 105    */
 106   bool TriToQuad (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 107                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion,
 108                   const double                         theMaxAngle);
 109
 110   /*!
 111    * \brief Split quadrangles into triangles.
 112    * \param theElems     - The faces to be splitted.
 113    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 114    * \retval bool - Success or not.
 115    */
 116   bool QuadToTri (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> &  theElems,
 117                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 118
 119   /*!
 120    * \brief Split quadrangles into triangles.
 121    * \param theElems  - The faces to be splitted.
 122    * \param the13Diag - Is used to choose a diagonal for splitting.
 123    * \retval bool - Success or not.
 124    */
 125   bool QuadToTri (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 126                   const bool                          the13Diag);
 127
 128   /*!
 129    * \brief Find better diagonal for splitting.
 130    * \param theQuad      - The face to find better splitting of.
 131    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 132    * \retval int - 1 for 1-3 diagonal, 2 for 2-4, -1 - for errors.
 133    */
 134   int BestSplit (const SMDS_MeshElement*              theQuad,
 135                  SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 136
 137
 138   enum SmoothMethod { LAPLACIAN = 0, CENTROIDAL };
 139
 140   void Smooth (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 141                std::set<const SMDS_MeshNode*> &    theFixedNodes,
 142                const SmoothMethod                  theSmoothMethod,
 143                const int                           theNbIterations,
 144                double                              theTgtAspectRatio = 1.0,
 145                const bool                          the2D = true);
 146   // Smooth theElements using theSmoothMethod during theNbIterations
 147   // or until a worst element has aspect ratio <= theTgtAspectRatio.
 148   // Aspect Ratio varies in range [1.0, inf].
 149   // If theElements is empty, the whole mesh is smoothed.
 150   // theFixedNodes contains additionally fixed nodes. Nodes built
 151   // on edges and boundary nodes are always fixed.
 152   // If the2D, smoothing is performed using UV parameters of nodes
 153   // on geometrical faces
 154
 155
 156   void RotationSweep (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 157                       const gp_Ax1&                       theAxis,
 158                       const double                        theAngle,
 159                       const int                           theNbSteps,
 160                       const double                        theToler);
 161   // Generate new elements by rotation of theElements around theAxis
 162   // by theAngle by theNbSteps
 163
 164   /*!
 165    * Auxilary flag for advanced extrusion.
 166    * BOUNDARY: create or not boundary for result of extrusion
 167    * SEW:      try to use existing nodes or create new nodes in any case
 168    */
 169   enum ExtrusionFlags {
 170     EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY = 0x01,
 171     EXTRUSION_FLAG_SEW = 0x02
 172   };
 173
 174   /*!
 175    * special structire for control of extrusion functionality
 176    */
 177   struct ExtrusParam {
 178     gp_Dir myDir; // direction of extrusion
 179     Handle(TColStd_HSequenceOfReal) mySteps; // magnitudes for each step
 180     SMESH_SequenceOfNode myNodes; // nodes for using in sewing
 181   };
 182
 183   /*!
 184    * Create new node in the mesh with given coordinates
 185    * (auxilary for advanced extrusion)
 186    */
 187   const SMDS_MeshNode* CreateNode(const double x,
 188                                   const double y,
 189                                   const double z,
 190                                   const double tolnode,
 191                                   SMESH_SequenceOfNode& aNodes);
 192
 193   /*!
 194    * Generate new elements by extrusion of theElements
 195    * It is a method used in .idl file. All functionality
 196    * is implemented in the next method (see below) which
 197    * is used in the cuurent method.
 198    * param theElems - list of elements for extrusion
 199    * param newElemsMap returns history of extrusion
 200    * param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 201    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 202    * param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 203    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 204    */
 205   void ExtrusionSweep
 206            (map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 207             const gp_Vec&                  theStep,
 208             const int                      theNbSteps,
 209             TElemOfElemListMap&            newElemsMap,
 210             const int                      theFlags = EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY,
 211             const double                   theTolerance = 1.e-6);
 212
 213   /*!
 214    * Generate new elements by extrusion of theElements
 215    * param theElems - list of elements for extrusion
 216    * param newElemsMap returns history of extrusion
 217    * param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 218    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 219    * param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 220    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 221    * param theParams - special structure for manage of extrusion
 222    */
 223   void ExtrusionSweep (map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElems,
 224                        ExtrusParam&                   theParams,
 225                        TElemOfElemListMap&            newElemsMap,
 226                        const int                      theFlags,
 227                        const double                   theTolerance);
 228
 229
 230   // Generate new elements by extrusion of theElements
 231   // by theStep by theNbSteps
 232
 233   enum Extrusion_Error {
 234     EXTR_OK,
 235     EXTR_NO_ELEMENTS,
 236     EXTR_PATH_NOT_EDGE,
 237     EXTR_BAD_PATH_SHAPE,
 238     EXTR_BAD_STARTING_NODE,
 239     EXTR_BAD_ANGLES_NUMBER,
 240     EXTR_CANT_GET_TANGENT
 241     };
 242
 243   Extrusion_Error ExtrusionAlongTrack (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 244                                        SMESH_subMesh*                      theTrackPattern,
 245                                        const SMDS_MeshNode*                theNodeStart,
 246                                        const bool                          theHasAngles,
 247                                        std::list<double>&                  theAngles,
 248                                        const bool                          theHasRefPoint,
 249                                        const gp_Pnt&                       theRefPoint);
 250   // Generate new elements by extrusion of theElements along path given by theTrackPattern,
 251   // theHasAngles are the rotation angles, base point can be given by theRefPoint
 252
 253   void Transform (std::map<int,const SMDS_MeshElement*> & theElements,
 254                   const gp_Trsf&                      theTrsf,
 255                   const bool                          theCopy);
 256   // Move or copy theElements applying theTrsf to their nodes
 257
 258   typedef std::list< std::list< const SMDS_MeshNode* > > TListOfListOfNodes;
 259
 260   void FindCoincidentNodes (std::set<const SMDS_MeshNode*> & theNodes,
 261                             const double                     theTolerance,
 262                             TListOfListOfNodes &             theGroupsOfNodes);
 263   // Return list of group of nodes close to each other within theTolerance.
 264   // Search among theNodes or in the whole mesh if theNodes is empty.
 265
 266   int SimplifyFace (const vector<const SMDS_MeshNode *> faceNodes,
 267                     vector<const SMDS_MeshNode *>&      poly_nodes,
 268                     vector<int>&                        quantities) const;
 269   // Split face, defined by <faceNodes>, into several faces by repeating nodes.
 270   // Is used by MergeNodes()
 271
 272   void MergeNodes (TListOfListOfNodes & theNodeGroups);
 273   // In each group, the cdr of nodes are substituted by the first one
 274   // in all elements.
 275
 276   void MergeEqualElements();
 277   // Remove all but one of elements built on the same nodes.
 278   // Return nb of successfully merged groups.
 279
 280   static bool CheckFreeBorderNodes(const SMDS_MeshNode* theNode1,
 281                                    const SMDS_MeshNode* theNode2,
 282                                    const SMDS_MeshNode* theNode3 = 0);
 283   // Return true if the three nodes are on a free border
 284
 285   enum Sew_Error {
 286     SEW_OK,
 287     // for SewFreeBorder()
 288     SEW_BORDER1_NOT_FOUND,
 289     SEW_BORDER2_NOT_FOUND,
 290     SEW_BOTH_BORDERS_NOT_FOUND,
 291     SEW_BAD_SIDE_NODES,
 292     SEW_VOLUMES_TO_SPLIT,
 293     // for SewSideElements()
 294     SEW_DIFF_NB_OF_ELEMENTS,
 295     SEW_TOPO_DIFF_SETS_OF_ELEMENTS,
 296     SEW_BAD_SIDE1_NODES,
 297     SEW_BAD_SIDE2_NODES
 298     };
 299
 300
 301   Sew_Error SewFreeBorder (const SMDS_MeshNode* theBorderFirstNode,
 302                            const SMDS_MeshNode* theBorderSecondNode,
 303                            const SMDS_MeshNode* theBorderLastNode,
 304                            const SMDS_MeshNode* theSide2FirstNode,
 305                            const SMDS_MeshNode* theSide2SecondNode,
 306                            const SMDS_MeshNode* theSide2ThirdNode = 0,
 307                            const bool           theSide2IsFreeBorder = true,
 308                            const bool           toCreatePolygons = false,
 309                            const bool           toCreatePolyedrs = false);
 310   // Sew the free border to the side2 by replacing nodes in
 311   // elements on the free border with nodes of the elements
 312   // of the side 2. If nb of links in the free border and
 313   // between theSide2FirstNode and theSide2LastNode are different,
 314   // additional nodes are inserted on a link provided that no
 315   // volume elements share the splitted link.
 316   // The side 2 is a free border if theSide2IsFreeBorder == true.
 317   // Sewing is peformed between the given first, second and last
 318   // nodes on the sides.
 319   // theBorderFirstNode is merged with theSide2FirstNode.
 320   // if (!theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode gives
 321   // the last node on the side 2, which will be merged with
 322   // theBorderLastNode.
 323   // if (theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode will
 324   // be merged with theBorderSecondNode.
 325   // if (theSide2IsFreeBorder && theSide2ThirdNode == 0) then
 326   // the 2 free borders are sewn link by link and no additional
 327   // nodes are inserted.
 328   // Return false, if sewing failed.
 329
 330   Sew_Error SewSideElements (std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& theSide1,
 331                              std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& theSide2,
 332                              const SMDS_MeshNode*               theFirstNode1ToMerge,
 333                              const SMDS_MeshNode*               theFirstNode2ToMerge,
 334                              const SMDS_MeshNode*               theSecondNode1ToMerge,
 335                              const SMDS_MeshNode*               theSecondNode2ToMerge);
 336   // Sew two sides of a mesh. Nodes belonging to theSide1 are
 337   // merged with nodes of elements of theSide2.
 338   // Number of elements in theSide1 and in theSide2 must be
 339   // equal and they should have similar node connectivity.
 340   // The nodes to merge should belong to side s borders and
 341   // the first node should be linked to the second.
 342
 343   void InsertNodesIntoLink(const SMDS_MeshElement*          theFace,
 344                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 345                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 346                            std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert,
 347                            const bool                       toCreatePoly = false);
 348   // insert theNodesToInsert into theFace between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 349   // If toCreatePoly is true, replace theFace by polygon, else split theFace.
 350
 351   void UpdateVolumes (const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 352                       const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 353                       std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert);
 354   // insert theNodesToInsert into all volumes, containing link
 355   // theBetweenNode1 - theBetweenNode2, between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 356
 357   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d);
 358   //converts all mesh to quadratic one, deletes old elements, replacing
 359   //them with quadratic ones with the same id.
 360
 361   bool ConvertFromQuadratic();
 362   //converts all mesh from quadratic to ordinary ones, deletes old quadratic elements, replacing
 363   //them with ordinary mesh elements with the same id.
 364
 365
 366 //  static int SortQuadNodes (const SMDS_Mesh * theMesh,
 367 //                            int               theNodeIds[] );
 368 //  // Set 4 nodes of a quadrangle face in a good order.
 369 //  // Swap 1<->2 or 2<->3 nodes and correspondingly return
 370 //  // 1 or 2 else 0.
 371 //
 372 //  static bool SortHexaNodes (const SMDS_Mesh * theMesh,
 373 //                             int               theNodeIds[] );
 374 //  // Set 8 nodes of a hexahedron in a good order.
 375 //  // Return success status
 376
 377   static void AddToSameGroups (const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 378                                const SMDS_MeshElement* elemInGroups,
 379                                SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 380   // Add elemToAdd to the groups the elemInGroups belongs to
 381
 382   static void RemoveElemFromGroups (const SMDS_MeshElement* removeelem,
 383                                     SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 384   // remove elemToAdd from the groups
 385
 386   static const SMDS_MeshElement*
 387     FindFaceInSet(const SMDS_MeshNode*                     n1,
 388                   const SMDS_MeshNode*                     n2,
 389                   const std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& elemSet,
 390                   const std::map<int,const SMDS_MeshElement*>& avoidSet);
 391   // Return a face having linked nodes n1 and n2 and which is
 392   // - not in avoidSet,
 393   // - in elemSet provided that !elemSet.empty()
 394
 395   /*!
 396    * \brief Returns true if given node is medium
 397     * \param n - node to check
 398     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
 399     * \retval bool - check result
 400    */
 401   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
 402                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
 403
 404   int FindShape (const SMDS_MeshElement * theElem);
 405   // Return an index of the shape theElem is on
 406   // or zero if a shape not found
 407
 408   SMESH_Mesh * GetMesh() { return myMesh; }
 409
 410   SMESHDS_Mesh * GetMeshDS() { return myMesh->GetMeshDS(); }
 411
 412   SMESH_SequenceOfElemPtr GetLastCreatedNodes() { return myLastCreatedNodes; }
 413
 414   SMESH_SequenceOfElemPtr GetLastCreatedElems() { return myLastCreatedElems; }
 415
 416 private:
 417
 418   void ConvertElemToQuadratic(SMESHDS_SubMesh *theSm,
 419                               SMESH_MesherHelper* theHelper,
 420                               const bool theForce3d);
 421   //Auxiliary function for "ConvertToQuadratic" is intended to convert
 422   //elements contained in submesh to quadratic
 423
 424   void RemoveQuadElem( SMESHDS_SubMesh *theSm,
 425                        SMDS_ElemIteratorPtr theItr,
 426                        RemoveQuadNodeMap& theRemoveNodeMap);
 427   //Auxiliary function for "ConvertFromQuadratic" is intended to convert quadratic
 428   //element to ordinary and for removing quadratic nodes
 429
 430 private:
 431
 432   SMESH_Mesh * myMesh;
 433
 434   /*!
 435    * Sequence for keeping nodes created during last operation
 436    */
 437   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedNodes;
 438
 439   /*!
 440    * Sequence for keeping elements created during last operation
 441    */
 442   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedElems;
 443
 444 };
 445
 446 #endif