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 "TColStd_HSequenceOfReal.hxx"
  38 #include "SMESH_MesherHelper.hxx"
  39 #include "SMDS_MeshElement.hxx"
  40
  41 #include <gp_Dir.hxx>
  42
  43 #include <list>
  44 #include <map>
  45
  46 typedef std::map<const SMDS_MeshElement*,
  47                  std::list<const SMDS_MeshElement*> >        TElemOfElemListMap;
  48 typedef std::map<const SMDS_MeshNode*, const SMDS_MeshNode*> TNodeNodeMap;
  49
  50 class SMDS_MeshFace;
  51 class SMDS_MeshNode;
  52 class gp_Ax1;
  53 class gp_Vec;
  54 class gp_Pnt;
  55
  56 // ============================================================
  57 /*!
  58  * \brief Set of elements sorted by ID, to be used to assure
  59  *  predictability of edition
  60  */
  61 // ============================================================
  62
  63 template < class TMeshElem = SMDS_MeshElement>
  64 struct TIDCompare {
  65   bool operator () (const TMeshElem* e1, const TMeshElem* e2) const
  66   { return e1->GetID() < e2->GetID(); }
  67 };
  68 typedef std::set< const SMDS_MeshElement*, TIDCompare< SMDS_MeshElement> > TIDSortedElemSet;
  69
  70 // ============================================================
  71 /*!
  72  * \brief Editor of a mesh
  73  */
  74 // ============================================================
  75
  76 class SMESH_MeshEditor {
  77
  78 public:
  79
  80   SMESH_MeshEditor( SMESH_Mesh* theMesh );
  81
  82   bool Remove (const std::list< int >& theElemIDs, const bool isNodes);
  83   // Remove a node or an element.
  84   // Modify a compute state of sub-meshes which become empty
  85
  86   bool InverseDiag (const SMDS_MeshElement * theTria1,
  87                     const SMDS_MeshElement * theTria2 );
  88   // Replace two neighbour triangles with ones built on the same 4 nodes
  89   // but having other common link.
  90   // Return False if args are improper
  91
  92   bool InverseDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
  93                     const SMDS_MeshNode * theNode2 );
  94   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
  95   // with ones built on the same 4 nodes but having other common link.
  96   // Return false if proper faces not found
  97
  98   bool DeleteDiag (const SMDS_MeshNode * theNode1,
  99                    const SMDS_MeshNode * theNode2 );
 100   // Replace two neighbour triangles sharing theNode1-theNode2 link
 101   // with a quadrangle built on the same 4 nodes.
 102   // Return false if proper faces not found
 103
 104   bool Reorient (const SMDS_MeshElement * theElement);
 105   // Reverse theElement orientation
 106
 107
 108   /*!
 109    * \brief Fuse neighbour triangles into quadrangles.
 110    * \param theElems     - The triangles to be fused.
 111    * \param theCriterion - Is used to choose a neighbour to fuse with.
 112    * \param theMaxAngle  - Is a max angle between element normals at which fusion
 113    *                       is still performed; theMaxAngle is mesured in radians.
 114    * \retval bool - Success or not.
 115    */
 116   bool TriToQuad (TIDSortedElemSet &                   theElems,
 117                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion,
 118                   const double                         theMaxAngle);
 119
 120   /*!
 121    * \brief Split quadrangles into triangles.
 122    * \param theElems     - The faces to be splitted.
 123    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 124    * \retval bool - Success or not.
 125    */
 126   bool QuadToTri (TIDSortedElemSet &                   theElems,
 127                   SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 128
 129   /*!
 130    * \brief Split quadrangles into triangles.
 131    * \param theElems  - The faces to be splitted.
 132    * \param the13Diag - Is used to choose a diagonal for splitting.
 133    * \retval bool - Success or not.
 134    */
 135   bool QuadToTri (TIDSortedElemSet & theElems,
 136                   const bool         the13Diag);
 137
 138   /*!
 139    * \brief Find better diagonal for splitting.
 140    * \param theQuad      - The face to find better splitting of.
 141    * \param theCriterion - Is used to choose a diagonal for splitting.
 142    * \retval int - 1 for 1-3 diagonal, 2 for 2-4, -1 - for errors.
 143    */
 144   int BestSplit (const SMDS_MeshElement*              theQuad,
 145                  SMESH::Controls::NumericalFunctorPtr theCriterion);
 146
 147
 148   enum SmoothMethod { LAPLACIAN = 0, CENTROIDAL };
 149
 150   void Smooth (TIDSortedElemSet &               theElements,
 151                std::set<const SMDS_MeshNode*> & theFixedNodes,
 152                const SmoothMethod               theSmoothMethod,
 153                const int                        theNbIterations,
 154                double                           theTgtAspectRatio = 1.0,
 155                const bool                       the2D = true);
 156   // Smooth theElements using theSmoothMethod during theNbIterations
 157   // or until a worst element has aspect ratio <= theTgtAspectRatio.
 158   // Aspect Ratio varies in range [1.0, inf].
 159   // If theElements is empty, the whole mesh is smoothed.
 160   // theFixedNodes contains additionally fixed nodes. Nodes built
 161   // on edges and boundary nodes are always fixed.
 162   // If the2D, smoothing is performed using UV parameters of nodes
 163   // on geometrical faces
 164
 165
 166   void RotationSweep (TIDSortedElemSet & theElements,
 167                       const gp_Ax1&      theAxis,
 168                       const double       theAngle,
 169                       const int          theNbSteps,
 170                       const double       theToler);
 171   // Generate new elements by rotation of theElements around theAxis
 172   // by theAngle by theNbSteps
 173
 174   /*!
 175    * Auxilary flag for advanced extrusion.
 176    * BOUNDARY: create or not boundary for result of extrusion
 177    * SEW:      try to use existing nodes or create new nodes in any case
 178    */
 179   enum ExtrusionFlags {
 180     EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY = 0x01,
 181     EXTRUSION_FLAG_SEW = 0x02
 182   };
 183
 184   /*!
 185    * special structire for control of extrusion functionality
 186    */
 187   struct ExtrusParam {
 188     gp_Dir myDir; // direction of extrusion
 189     Handle(TColStd_HSequenceOfReal) mySteps; // magnitudes for each step
 190     SMESH_SequenceOfNode myNodes; // nodes for using in sewing
 191   };
 192
 193   /*!
 194    * Create new node in the mesh with given coordinates
 195    * (auxilary for advanced extrusion)
 196    */
 197   const SMDS_MeshNode* CreateNode(const double x,
 198                                   const double y,
 199                                   const double z,
 200                                   const double tolnode,
 201                                   SMESH_SequenceOfNode& aNodes);
 202
 203   /*!
 204    * Generate new elements by extrusion of theElements
 205    * It is a method used in .idl file. All functionality
 206    * is implemented in the next method (see below) which
 207    * is used in the cuurent method.
 208    * param theElems - list of elements for extrusion
 209    * param newElemsMap returns history of extrusion
 210    * param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 211    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 212    * param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 213    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 214    */
 215   void ExtrusionSweep
 216            (TIDSortedElemSet &  theElems,
 217             const gp_Vec&       theStep,
 218             const int           theNbSteps,
 219             TElemOfElemListMap& newElemsMap,
 220             const int           theFlags = EXTRUSION_FLAG_BOUNDARY,
 221             const double        theTolerance = 1.e-6);
 222
 223   /*!
 224    * Generate new elements by extrusion of theElements
 225    * param theElems - list of elements for extrusion
 226    * param newElemsMap returns history of extrusion
 227    * param theFlags set flags for performing extrusion (see description
 228    *   of enum ExtrusionFlags for additional information)
 229    * param theTolerance - uses for comparing locations of nodes if flag
 230    *   EXTRUSION_FLAG_SEW is set
 231    * param theParams - special structure for manage of extrusion
 232    */
 233   void ExtrusionSweep (TIDSortedElemSet &  theElems,
 234                        ExtrusParam&        theParams,
 235                        TElemOfElemListMap& newElemsMap,
 236                        const int           theFlags,
 237                        const double        theTolerance);
 238
 239
 240   // Generate new elements by extrusion of theElements
 241   // by theStep by theNbSteps
 242
 243   enum Extrusion_Error {
 244     EXTR_OK,
 245     EXTR_NO_ELEMENTS,
 246     EXTR_PATH_NOT_EDGE,
 247     EXTR_BAD_PATH_SHAPE,
 248     EXTR_BAD_STARTING_NODE,
 249     EXTR_BAD_ANGLES_NUMBER,
 250     EXTR_CANT_GET_TANGENT
 251     };
 252
 253   Extrusion_Error ExtrusionAlongTrack (TIDSortedElemSet &   theElements,
 254                                        SMESH_subMesh*       theTrackPattern,
 255                                        const SMDS_MeshNode* theNodeStart,
 256                                        const bool           theHasAngles,
 257                                        std::list<double>&   theAngles,
 258                                        const bool           theHasRefPoint,
 259                                        const gp_Pnt&        theRefPoint);
 260   // Generate new elements by extrusion of theElements along path given by theTrackPattern,
 261   // theHasAngles are the rotation angles, base point can be given by theRefPoint
 262
 263   void Transform (TIDSortedElemSet & theElements,
 264                   const gp_Trsf&     theTrsf,
 265                   const bool         theCopy);
 266   // Move or copy theElements applying theTrsf to their nodes
 267
 268   typedef std::list< std::list< const SMDS_MeshNode* > > TListOfListOfNodes;
 269
 270   void FindCoincidentNodes (std::set<const SMDS_MeshNode*> & theNodes,
 271                             const double                     theTolerance,
 272                             TListOfListOfNodes &             theGroupsOfNodes);
 273   // Return list of group of nodes close to each other within theTolerance.
 274   // Search among theNodes or in the whole mesh if theNodes is empty.
 275
 276   int SimplifyFace (const vector<const SMDS_MeshNode *> faceNodes,
 277                     vector<const SMDS_MeshNode *>&      poly_nodes,
 278                     vector<int>&                        quantities) const;
 279   // Split face, defined by <faceNodes>, into several faces by repeating nodes.
 280   // Is used by MergeNodes()
 281
 282   void MergeNodes (TListOfListOfNodes & theNodeGroups);
 283   // In each group, the cdr of nodes are substituted by the first one
 284   // in all elements.
 285
 286   void MergeEqualElements();
 287   // Remove all but one of elements built on the same nodes.
 288   // Return nb of successfully merged groups.
 289
 290   static bool CheckFreeBorderNodes(const SMDS_MeshNode* theNode1,
 291                                    const SMDS_MeshNode* theNode2,
 292                                    const SMDS_MeshNode* theNode3 = 0);
 293   // Return true if the three nodes are on a free border
 294
 295   static bool FindFreeBorder (const SMDS_MeshNode*                  theFirstNode,
 296                               const SMDS_MeshNode*                  theSecondNode,
 297                               const SMDS_MeshNode*                  theLastNode,
 298                               std::list< const SMDS_MeshNode* > &   theNodes,
 299                               std::list< const SMDS_MeshElement* >& theFaces);
 300   // Return nodes and faces of a free border if found
 301
 302   enum Sew_Error {
 303     SEW_OK,
 304     // for SewFreeBorder()
 305     SEW_BORDER1_NOT_FOUND,
 306     SEW_BORDER2_NOT_FOUND,
 307     SEW_BOTH_BORDERS_NOT_FOUND,
 308     SEW_BAD_SIDE_NODES,
 309     SEW_VOLUMES_TO_SPLIT,
 310     // for SewSideElements()
 311     SEW_DIFF_NB_OF_ELEMENTS,
 312     SEW_TOPO_DIFF_SETS_OF_ELEMENTS,
 313     SEW_BAD_SIDE1_NODES,
 314     SEW_BAD_SIDE2_NODES,
 315     SEW_INTERNAL_ERROR
 316     };
 317
 318
 319   Sew_Error SewFreeBorder (const SMDS_MeshNode* theBorderFirstNode,
 320                            const SMDS_MeshNode* theBorderSecondNode,
 321                            const SMDS_MeshNode* theBorderLastNode,
 322                            const SMDS_MeshNode* theSide2FirstNode,
 323                            const SMDS_MeshNode* theSide2SecondNode,
 324                            const SMDS_MeshNode* theSide2ThirdNode = 0,
 325                            const bool           theSide2IsFreeBorder = true,
 326                            const bool           toCreatePolygons = false,
 327                            const bool           toCreatePolyedrs = false);
 328   // Sew the free border to the side2 by replacing nodes in
 329   // elements on the free border with nodes of the elements
 330   // of the side 2. If nb of links in the free border and
 331   // between theSide2FirstNode and theSide2LastNode are different,
 332   // additional nodes are inserted on a link provided that no
 333   // volume elements share the splitted link.
 334   // The side 2 is a free border if theSide2IsFreeBorder == true.
 335   // Sewing is peformed between the given first, second and last
 336   // nodes on the sides.
 337   // theBorderFirstNode is merged with theSide2FirstNode.
 338   // if (!theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode gives
 339   // the last node on the side 2, which will be merged with
 340   // theBorderLastNode.
 341   // if (theSide2IsFreeBorder) then theSide2SecondNode will
 342   // be merged with theBorderSecondNode.
 343   // if (theSide2IsFreeBorder && theSide2ThirdNode == 0) then
 344   // the 2 free borders are sewn link by link and no additional
 345   // nodes are inserted.
 346   // Return false, if sewing failed.
 347
 348   Sew_Error SewSideElements (TIDSortedElemSet&    theSide1,
 349                              TIDSortedElemSet&    theSide2,
 350                              const SMDS_MeshNode* theFirstNode1ToMerge,
 351                              const SMDS_MeshNode* theFirstNode2ToMerge,
 352                              const SMDS_MeshNode* theSecondNode1ToMerge,
 353                              const SMDS_MeshNode* theSecondNode2ToMerge);
 354   // Sew two sides of a mesh. Nodes belonging to theSide1 are
 355   // merged with nodes of elements of theSide2.
 356   // Number of elements in theSide1 and in theSide2 must be
 357   // equal and they should have similar node connectivity.
 358   // The nodes to merge should belong to side s borders and
 359   // the first node should be linked to the second.
 360
 361   void InsertNodesIntoLink(const SMDS_MeshElement*          theFace,
 362                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 363                            const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 364                            std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert,
 365                            const bool                       toCreatePoly = false);
 366   // insert theNodesToInsert into theFace between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 367   // If toCreatePoly is true, replace theFace by polygon, else split theFace.
 368
 369   void UpdateVolumes (const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode1,
 370                       const SMDS_MeshNode*             theBetweenNode2,
 371                       std::list<const SMDS_MeshNode*>& theNodesToInsert);
 372   // insert theNodesToInsert into all volumes, containing link
 373   // theBetweenNode1 - theBetweenNode2, between theBetweenNode1 and theBetweenNode2.
 374
 375   void ConvertToQuadratic(const bool theForce3d);
 376   //converts all mesh to quadratic one, deletes old elements, replacing
 377   //them with quadratic ones with the same id.
 378
 379   bool ConvertFromQuadratic();
 380   //converts all mesh from quadratic to ordinary ones, deletes old quadratic elements, replacing
 381   //them with ordinary mesh elements with the same id.
 382
 383
 384 //  static int SortQuadNodes (const SMDS_Mesh * theMesh,
 385 //                            int               theNodeIds[] );
 386 //  // Set 4 nodes of a quadrangle face in a good order.
 387 //  // Swap 1<->2 or 2<->3 nodes and correspondingly return
 388 //  // 1 or 2 else 0.
 389 //
 390 //  static bool SortHexaNodes (const SMDS_Mesh * theMesh,
 391 //                             int               theNodeIds[] );
 392 //  // Set 8 nodes of a hexahedron in a good order.
 393 //  // Return success status
 394
 395   static void AddToSameGroups (const SMDS_MeshElement* elemToAdd,
 396                                const SMDS_MeshElement* elemInGroups,
 397                                SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 398   // Add elemToAdd to the groups the elemInGroups belongs to
 399
 400   static void RemoveElemFromGroups (const SMDS_MeshElement* removeelem,
 401                                     SMESHDS_Mesh *          aMesh);
 402   // remove elemToAdd from the groups
 403
 404   static const SMDS_MeshElement*
 405     FindFaceInSet(const SMDS_MeshNode*    n1,
 406                   const SMDS_MeshNode*    n2,
 407                   const TIDSortedElemSet& elemSet,
 408                   const TIDSortedElemSet& avoidSet);
 409   // Return a face having linked nodes n1 and n2 and which is
 410   // - not in avoidSet,
 411   // - in elemSet provided that !elemSet.empty()
 412
 413   /*!
 414    * \brief Find corresponding nodes in two sets of faces
 415     * \param theSide1 - first face set
 416     * \param theSide2 - second first face
 417     * \param theFirstNode1 - a boundary node of set 1
 418     * \param theFirstNode2 - a node of set 2 corresponding to theFirstNode1
 419     * \param theSecondNode1 - a boundary node of set 1 linked with theFirstNode1
 420     * \param theSecondNode2 - a node of set 2 corresponding to theSecondNode1
 421     * \param nReplaceMap - output map of corresponding nodes
 422     * \retval Sew_Error  - is a success or not
 423    */
 424   static Sew_Error FindMatchingNodes(set<const SMDS_MeshElement*>& theSide1,
 425                                      set<const SMDS_MeshElement*>& theSide2,
 426                                      const SMDS_MeshNode*          theFirstNode1,
 427                                      const SMDS_MeshNode*          theFirstNode2,
 428                                      const SMDS_MeshNode*          theSecondNode1,
 429                                      const SMDS_MeshNode*          theSecondNode2,
 430                                      TNodeNodeMap &                nReplaceMap);
 431
 432   /*!
 433    * \brief Returns true if given node is medium
 434     * \param n - node to check
 435     * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
 436     * \retval bool - check result
 437    */
 438   static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
 439                        const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
 440
 441   int FindShape (const SMDS_MeshElement * theElem);
 442   // Return an index of the shape theElem is on
 443   // or zero if a shape not found
 444
 445   SMESH_Mesh * GetMesh() { return myMesh; }
 446
 447   SMESHDS_Mesh * GetMeshDS() { return myMesh->GetMeshDS(); }
 448
 449   const SMESH_SequenceOfElemPtr& GetLastCreatedNodes() const { return myLastCreatedNodes; }
 450
 451   const SMESH_SequenceOfElemPtr& GetLastCreatedElems() const { return myLastCreatedElems; }
 452
 453 private:
 454
 455   void ConvertElemToQuadratic(SMESHDS_SubMesh *   theSm,
 456                               SMESH_MesherHelper& theHelper,
 457                               const bool          theForce3d);
 458   //Auxiliary function for "ConvertToQuadratic" is intended to convert
 459   //elements contained in submesh to quadratic
 460
 461   void RemoveQuadElem( SMESHDS_SubMesh *    theSm,
 462                        SMDS_ElemIteratorPtr theItr,
 463                        const int            theShapeID);
 464   //Auxiliary function for "ConvertFromQuadratic" is intended to convert quadratic
 465   //element to ordinary and for removing quadratic nodes
 466
 467 private:
 468
 469   SMESH_Mesh * myMesh;
 470
 471   /*!
 472    * Sequence for keeping nodes created during last operation
 473    */
 474   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedNodes;
 475
 476   /*!
 477    * Sequence for keeping elements created during last operation
 478    */
 479   SMESH_SequenceOfElemPtr myLastCreatedElems;
 480
 481 };
 482
 483 #endif