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