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