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