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