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[bos #23982] EDF 22984 - aspect ratio of hexa
[modules/smesh.git] / src / Controls / SMESH_Controls.cxx
index 719cd643048cdbfd47da12d5f405e78382fe8016..1ef3a5f2f4018efa8b7c14ca2454928338ecaa43 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-// Copyright (C) 2007-2016  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
+// Copyright (C) 2007-2021  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
 //
 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
@@ -35,6 +35,7 @@
 #include "SMESH_MeshAlgos.hxx"
 #include "SMESH_OctreeNode.hxx"
 
+#include <GEOMUtils.hxx>
 #include <Basics_Utils.hxx>
 
 #include <BRepAdaptor_Surface.hxx>
@@ -142,13 +143,13 @@ namespace {
     //  Case 1          Case 2
     //  |     |      |        |      |
     //  |     |      |        |      |
-    //  +-----+------+  +-----+------+ 
+    //  +-----+------+  +-----+------+
     //  |            |  |            |
     //  |            |  |            |
     // result should be 2 in both cases
     //
     int aResult0 = 0, aResult1 = 0;
-     // last node, it is a medium one in a quadratic edge
+    // last node, it is a medium one in a quadratic edge
     const SMDS_MeshNode* aLastNode = anEdge->GetNode( anEdge->NbNodes() - 1 );
     const SMDS_MeshNode*    aNode0 = anEdge->GetNode( 0 );
     const SMDS_MeshNode*    aNode1 = anEdge->GetNode( 1 );
@@ -233,7 +234,7 @@ bool NumericalFunctor::GetPoints(const int       theId,
     return false;
 
   const SMDS_MeshElement* anElem = myMesh->FindElement( theId );
-  if ( !anElem || anElem->GetType() != this->GetType() )
+  if ( !IsApplicable( anElem ))
     return false;
 
   return GetPoints( anElem, theRes );
@@ -292,6 +293,24 @@ double NumericalFunctor::Round( const double & aVal )
   return ( myPrecision >= 0 ) ? floor( aVal * myPrecisionValue + 0.5 ) / myPrecisionValue : aVal;
 }
 
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Return true if a value can be computed for a given element.
+ *        Some NumericalFunctor's are meaningful for elements of a certain
+ *        geometry only.
+ */
+//================================================================================
+
+bool NumericalFunctor::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return element && element->GetType() == this->GetType();
+}
+
+bool NumericalFunctor::IsApplicable( long theElementId ) const
+{
+  return IsApplicable( myMesh->FindElement( theElementId ));
+}
+
 //================================================================================
 /*!
  * \brief Return histogram of functor values
@@ -473,7 +492,7 @@ double MaxElementLength2D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
   //     }
   // }
   // { // polygons
-    
+
   // }
 
   if( myPrecision >= 0 )
@@ -747,19 +766,9 @@ double AspectRatio::GetValue( long theId )
 {
   double aVal = 0;
   myCurrElement = myMesh->FindElement( theId );
-  if ( myCurrElement && myCurrElement->GetVtkType() == VTK_QUAD )
-  {
-    // issue 21723
-    vtkUnstructuredGrid* grid = const_cast<SMDS_Mesh*>( myMesh )->GetGrid();
-    if ( vtkCell* avtkCell = grid->GetCell( myCurrElement->GetVtkID() ))
-      aVal = Round( vtkMeshQuality::QuadAspectRatio( avtkCell ));
-  }
-  else
-  {
-    TSequenceOfXYZ P;
-    if ( GetPoints( myCurrElement, P ))
-      aVal = Round( GetValue( P ));
-  }
+  TSequenceOfXYZ P;
+  if ( GetPoints( myCurrElement, P ))
+    aVal = Round( GetValue( P ));
   return aVal;
 }
 
@@ -832,7 +841,7 @@ double AspectRatio::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
     //
     // alpha = sqrt( 1/32 )
     // L = max( L1, L2, L3, L4, D1, D2 )
-    // C1 = sqrt( ( L1^2 + L1^2 + L1^2 + L1^2 ) / 4 )
+    // C1 = sqrt( L1^2 + L1^2 + L1^2 + L1^2 )
     // C2 = min( S1, S2, S3, S4 )
     // Li - lengths of the edges
     // Di - lengths of the diagonals
@@ -843,10 +852,10 @@ double AspectRatio::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
                          Max( aLen[ 2 ],
                               Max( aLen[ 3 ],
                                    Max( aDia[ 0 ], aDia[ 1 ] ) ) ) ) );
-    double C1 = sqrt( aLen[0] * aLen[0] +
-                        aLen[1] * aLen[1] +
-                        aLen[2] * aLen[2] +
-                        aLen[3] * aLen[3] ) / 4. );
+    double C1 = sqrt( aLen[0] * aLen[0] +
+                      aLen[1] * aLen[1] +
+                      aLen[2] * aLen[2] +
+                      aLen[3] * aLen[3] );
     double C2 = Min( anArea[ 0 ],
                      Min( anArea[ 1 ],
                           Min( anArea[ 2 ], anArea[ 3 ] ) ) );
@@ -876,24 +885,24 @@ double AspectRatio::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
     //
     // alpha = sqrt( 1/32 )
     // L = max( L1, L2, L3, L4, D1, D2 )
-    // C1 = sqrt( ( L1^2 + L1^2 + L1^2 + L1^2 ) / 4 )
+    // C1 = sqrt( L1^2 + L1^2 + L1^2 + L1^2 )
     // C2 = min( S1, S2, S3, S4 )
     // Li - lengths of the edges
     // Di - lengths of the diagonals
     // Si - areas of the triangles
     const double alpha = sqrt( 1 / 32. );
     double L = Max( aLen[ 0 ],
-                 Max( aLen[ 1 ],
-                   Max( aLen[ 2 ],
-                     Max( aLen[ 3 ],
-                       Max( aDia[ 0 ], aDia[ 1 ] ) ) ) ) );
-    double C1 = sqrt( aLen[0] * aLen[0] +
-                        aLen[1] * aLen[1] +
-                        aLen[2] * aLen[2] +
-                        aLen[3] * aLen[3] ) / 4. );
+                    Max( aLen[ 1 ],
+                         Max( aLen[ 2 ],
+                              Max( aLen[ 3 ],
+                                   Max( aDia[ 0 ], aDia[ 1 ] ) ) ) ) );
+    double C1 = sqrt( aLen[0] * aLen[0] +
+                      aLen[1] * aLen[1] +
+                      aLen[2] * aLen[2] +
+                      aLen[3] * aLen[3] );
     double C2 = Min( anArea[ 0 ],
-                  Min( anArea[ 1 ],
-                    Min( anArea[ 2 ], anArea[ 3 ] ) ) );
+                     Min( anArea[ 1 ],
+                          Min( anArea[ 2 ], anArea[ 3 ] ) ) );
     if ( C2 <= theEps )
       return theInf;
     return alpha * L * C1 / C2;
@@ -901,6 +910,11 @@ double AspectRatio::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
   return 0;
 }
 
+bool AspectRatio::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return ( NumericalFunctor::IsApplicable( element ) && !element->IsPoly() );
+}
+
 double AspectRatio::GetBadRate( double Value, int /*nbNodes*/ ) const
 {
   // the aspect ratio is in the range [1.0,infinity]
@@ -983,6 +997,102 @@ namespace{
     return aHeight;
   }
 
+  //================================================================================
+  /*!
+   * \brief Standard quality of a tetrahedron but not normalized
+   */
+  //================================================================================
+
+  double tetQualityByHomardMethod( const gp_XYZ & p1,
+                                   const gp_XYZ & p2,
+                                   const gp_XYZ & p3,
+                                   const gp_XYZ & p4 )
+  {
+    gp_XYZ edgeVec[6];
+    edgeVec[0] = ( p1 - p2 );
+    edgeVec[1] = ( p2 - p3 );
+    edgeVec[2] = ( p3 - p1 );
+    edgeVec[3] = ( p4 - p1 );
+    edgeVec[4] = ( p4 - p2 );
+    edgeVec[5] = ( p4 - p3 );
+
+    double maxEdgeLen2            = edgeVec[0].SquareModulus();
+    maxEdgeLen2 = Max( maxEdgeLen2, edgeVec[1].SquareModulus() );
+    maxEdgeLen2 = Max( maxEdgeLen2, edgeVec[2].SquareModulus() );
+    maxEdgeLen2 = Max( maxEdgeLen2, edgeVec[3].SquareModulus() );
+    maxEdgeLen2 = Max( maxEdgeLen2, edgeVec[4].SquareModulus() );
+    maxEdgeLen2 = Max( maxEdgeLen2, edgeVec[5].SquareModulus() );
+    double maxEdgeLen = Sqrt( maxEdgeLen2 );
+
+    gp_XYZ cross01 = edgeVec[0] ^ edgeVec[1];
+    double sumArea = ( cross01                 ).Modulus(); // actually double area
+    sumArea       += ( edgeVec[0] ^ edgeVec[3] ).Modulus();
+    sumArea       += ( edgeVec[1] ^ edgeVec[4] ).Modulus();
+    sumArea       += ( edgeVec[2] ^ edgeVec[5] ).Modulus();
+
+    double sixVolume = Abs( cross01 * edgeVec[4] ); // 6 * volume
+    double quality   = maxEdgeLen * sumArea / sixVolume; // not normalized!!!
+    return quality;
+  }
+
+  //================================================================================
+  /*!
+   * \brief HOMARD method of hexahedron quality
+   * 1. Decompose the hexa into 24 tetra: each face is splitted into 4 triangles by
+   *    adding the diagonals and every triangle is connected to the center of the hexa.
+   * 2. Compute the quality of every tetra with the same formula as for the standard quality,
+   *    except that the factor for the normalization is not the same because the final goal
+   *    is to have a quality equal to 1 for a perfect cube. So the formula is:
+   *    qual = max(lengthes of 6 edges) * (sum of surfaces of 4 faces) / (7.6569*6*volume)
+   * 3. The quality of the hexa is the highest value of the qualities of the 24 tetra
+   */
+  //================================================================================
+
+  double hexQualityByHomardMethod( const TSequenceOfXYZ& P )
+  {
+    gp_XYZ quadCenter[6];
+    quadCenter[0] = ( P(1) + P(2) + P(3) + P(4) ) / 4.;
+    quadCenter[1] = ( P(5) + P(6) + P(7) + P(8) ) / 4.;
+    quadCenter[2] = ( P(1) + P(2) + P(6) + P(5) ) / 4.;
+    quadCenter[3] = ( P(2) + P(3) + P(7) + P(6) ) / 4.;
+    quadCenter[4] = ( P(3) + P(4) + P(8) + P(7) ) / 4.;
+    quadCenter[5] = ( P(1) + P(4) + P(8) + P(5) ) / 4.;
+
+    gp_XYZ hexCenter = ( P(1) + P(2) + P(3) + P(4) + P(5) + P(6) + P(7) + P(8) ) / 8.;
+
+    // quad 1 ( 1 2 3 4 )
+    double quality =        tetQualityByHomardMethod( P(1), P(2), quadCenter[0], hexCenter );
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(2), P(3), quadCenter[0], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(3), P(4), quadCenter[0], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(4), P(1), quadCenter[0], hexCenter ));
+    // quad 2 ( 5 6 7 8 )
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(5), P(6), quadCenter[1], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(6), P(7), quadCenter[1], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(7), P(8), quadCenter[1], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(8), P(5), quadCenter[1], hexCenter ));
+    // quad 3 ( 1 2 6 5 )
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(1), P(2), quadCenter[2], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(2), P(6), quadCenter[2], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(6), P(5), quadCenter[2], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(5), P(1), quadCenter[2], hexCenter ));
+    // quad 4 ( 2 3 7 6 )
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(2), P(3), quadCenter[3], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(3), P(7), quadCenter[3], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(7), P(6), quadCenter[3], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(6), P(2), quadCenter[3], hexCenter ));
+    // quad 5 ( 3 4 8 7 )
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(3), P(4), quadCenter[4], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(4), P(8), quadCenter[4], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(8), P(7), quadCenter[4], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(7), P(3), quadCenter[4], hexCenter ));
+    // quad 6 ( 1 4 8 5 )
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(1), P(4), quadCenter[5], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(4), P(8), quadCenter[5], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(8), P(5), quadCenter[5], hexCenter ));
+    quality = Max( quality, tetQualityByHomardMethod( P(5), P(1), quadCenter[5], hexCenter ));
+
+    return quality / 7.65685424949;
+  }
 }
 
 double AspectRatio3D::GetValue( long theId )
@@ -1007,6 +1117,11 @@ double AspectRatio3D::GetValue( long theId )
   return aVal;
 }
 
+bool AspectRatio3D::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return ( NumericalFunctor::IsApplicable( element ) && !element->IsPoly() );
+}
+
 double AspectRatio3D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
 {
   double aQuality = 0.0;
@@ -1015,11 +1130,11 @@ double AspectRatio3D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
   int nbNodes = P.size();
 
   if( myCurrElement->IsQuadratic() ) {
-    if(nbNodes==10) nbNodes=4; // quadratic tetrahedron
+    if     (nbNodes==10) nbNodes=4; // quadratic tetrahedron
     else if(nbNodes==13) nbNodes=5; // quadratic pyramid
     else if(nbNodes==15) nbNodes=6; // quadratic pentahedron
     else if(nbNodes==20) nbNodes=8; // quadratic hexahedron
-    else if(nbNodes==27) nbNodes=8; // quadratic hexahedron
+    else if(nbNodes==27) nbNodes=8; // tri-quadratic hexahedron
     else return aQuality;
   }
 
@@ -1063,7 +1178,7 @@ double AspectRatio3D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
   case 5:{
     {
       gp_XYZ aXYZ[4] = {P( 1 ),P( 2 ),P( 3 ),P( 5 )};
-      aQuality = std::max(GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[4])),aQuality);
+      aQuality = GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[4]));
     }
     {
       gp_XYZ aXYZ[4] = {P( 1 ),P( 3 ),P( 4 ),P( 5 )};
@@ -1082,7 +1197,7 @@ double AspectRatio3D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
   case 6:{
     {
       gp_XYZ aXYZ[4] = {P( 1 ),P( 2 ),P( 4 ),P( 6 )};
-      aQuality = std::max(GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[4])),aQuality);
+      aQuality = GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[4]));
     }
     {
       gp_XYZ aXYZ[4] = {P( 1 ),P( 2 ),P( 4 ),P( 3 )};
@@ -1107,9 +1222,13 @@ double AspectRatio3D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
     break;
   }
   case 8:{
+
+    return hexQualityByHomardMethod( P ); // bos #23982
+
+
     {
       gp_XYZ aXYZ[4] = {P( 1 ),P( 2 ),P( 5 ),P( 3 )};
-      aQuality = std::max(GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[4])),aQuality);
+      aQuality = GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[4]));
     }
     {
       gp_XYZ aXYZ[4] = {P( 1 ),P( 2 ),P( 5 ),P( 4 )};
@@ -1244,7 +1363,7 @@ double AspectRatio3D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
   case 12:
     {
       gp_XYZ aXYZ[8] = {P( 1 ),P( 2 ),P( 4 ),P( 5 ),P( 7 ),P( 8 ),P( 10 ),P( 11 )};
-      aQuality = std::max(GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[8])),aQuality);
+      aQuality = GetValue(TSequenceOfXYZ(&aXYZ[0],&aXYZ[8]));
     }
     {
       gp_XYZ aXYZ[8] = {P( 2 ),P( 3 ),P( 5 ),P( 6 ),P( 8 ),P( 9 ),P( 11 ),P( 12 )};
@@ -1296,6 +1415,11 @@ SMDSAbs_ElementType AspectRatio3D::GetType() const
 */
 //================================================================================
 
+bool Warping::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return NumericalFunctor::IsApplicable( element ) && element->NbNodes() == 4;
+}
+
 double Warping::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
 {
   if ( P.size() != 4 )
@@ -1360,6 +1484,11 @@ SMDSAbs_ElementType Warping::GetType() const
 */
 //================================================================================
 
+bool Taper::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return ( NumericalFunctor::IsApplicable( element ) && element->NbNodes() == 4 );
+}
+
 double Taper::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
 {
   if ( P.size() != 4 )
@@ -1418,6 +1547,11 @@ static inline double skewAngle( const gp_XYZ& p1, const gp_XYZ& p2, const gp_XYZ
   return v1.Magnitude() < gp::Resolution() || v2.Magnitude() < gp::Resolution() ? 0. : v1.Angle( v2 );
 }
 
+bool Skew::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return ( NumericalFunctor::IsApplicable( element ) && element->NbNodes() <= 4 );
+}
+
 double Skew::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
 {
   if ( P.size() != 3 && P.size() != 4 )
@@ -1532,13 +1666,36 @@ SMDSAbs_ElementType Length::GetType() const
   return SMDSAbs_Edge;
 }
 
+//================================================================================
+/*
+  Class       : Length3D
+  Description : Functor for calculating minimal length of element edge
+*/
+//================================================================================
+
+Length3D::Length3D():
+  Length2D ( SMDSAbs_Volume )
+{
+}
+
 //================================================================================
 /*
   Class       : Length2D
-  Description : Functor for calculating minimal length of edge
+  Description : Functor for calculating minimal length of element edge
 */
 //================================================================================
 
+Length2D::Length2D( SMDSAbs_ElementType type ):
+  myType ( type )
+{
+}
+
+bool Length2D::IsApplicable( const SMDS_MeshElement* element ) const
+{
+  return ( NumericalFunctor::IsApplicable( element ) &&
+           element->GetEntityType() != SMDSEntity_Polyhedra );
+}
+
 double Length2D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
 {
   double aVal = 0;
@@ -1783,7 +1940,7 @@ double Length2D::GetBadRate( double Value, int /*nbNodes*/ ) const
 
 SMDSAbs_ElementType Length2D::GetType() const
 {
-  return SMDSAbs_Face;
+  return myType;
 }
 
 Length2D::Value::Value(double theLength,long thePntId1, long thePntId2):
@@ -1805,84 +1962,90 @@ bool Length2D::Value::operator<(const Length2D::Value& x) const
 
 void Length2D::GetValues(TValues& theValues)
 {
-  TValues aValues;
-  for ( SMDS_FaceIteratorPtr anIter = myMesh->facesIterator(); anIter->more(); )
+  if ( myType == SMDSAbs_Face )
   {
-    const SMDS_MeshFace* anElem = anIter->next();
-    if ( anElem->IsQuadratic() )
+    for ( SMDS_FaceIteratorPtr anIter = myMesh->facesIterator(); anIter->more(); )
     {
-      // use special nodes iterator
-      SMDS_NodeIteratorPtr anIter = anElem->interlacedNodesIterator();
-      long aNodeId[4] = { 0,0,0,0 };
-      gp_Pnt P[4];
-
-      double aLength = 0;
-      if ( anIter->more() )
-      {
-        const SMDS_MeshNode* aNode = anIter->next();
-        P[0] = P[1] = SMESH_NodeXYZ( aNode );
-        aNodeId[0] = aNodeId[1] = aNode->GetID();
-        aLength = 0;
-      }
-      for ( ; anIter->more(); )
+      const SMDS_MeshFace* anElem = anIter->next();
+      if ( anElem->IsQuadratic() )
       {
-        const SMDS_MeshNode* N1 = anIter->next();
-        P[2] = SMESH_NodeXYZ( N1 );
-        aNodeId[2] = N1->GetID();
-        aLength = P[1].Distance(P[2]);
-        if(!anIter->more()) break;
-        const SMDS_MeshNode* N2 = anIter->next();
-        P[3] = SMESH_NodeXYZ( N2 );
-        aNodeId[3] = N2->GetID();
-        aLength += P[2].Distance(P[3]);
+        // use special nodes iterator
+        SMDS_NodeIteratorPtr anIter = anElem->interlacedNodesIterator();
+        long aNodeId[4] = { 0,0,0,0 };
+        gp_Pnt P[4];
+
+        double aLength = 0;
+        if ( anIter->more() )
+        {
+          const SMDS_MeshNode* aNode = anIter->next();
+          P[0] = P[1] = SMESH_NodeXYZ( aNode );
+          aNodeId[0] = aNodeId[1] = aNode->GetID();
+          aLength = 0;
+        }
+        for ( ; anIter->more(); )
+        {
+          const SMDS_MeshNode* N1 = anIter->next();
+          P[2] = SMESH_NodeXYZ( N1 );
+          aNodeId[2] = N1->GetID();
+          aLength = P[1].Distance(P[2]);
+          if(!anIter->more()) break;
+          const SMDS_MeshNode* N2 = anIter->next();
+          P[3] = SMESH_NodeXYZ( N2 );
+          aNodeId[3] = N2->GetID();
+          aLength += P[2].Distance(P[3]);
+          Value aValue1(aLength,aNodeId[1],aNodeId[2]);
+          Value aValue2(aLength,aNodeId[2],aNodeId[3]);
+          P[1] = P[3];
+          aNodeId[1] = aNodeId[3];
+          theValues.insert(aValue1);
+          theValues.insert(aValue2);
+        }
+        aLength += P[2].Distance(P[0]);
         Value aValue1(aLength,aNodeId[1],aNodeId[2]);
-        Value aValue2(aLength,aNodeId[2],aNodeId[3]);
-        P[1] = P[3];
-        aNodeId[1] = aNodeId[3];
+        Value aValue2(aLength,aNodeId[2],aNodeId[0]);
         theValues.insert(aValue1);
         theValues.insert(aValue2);
       }
-      aLength += P[2].Distance(P[0]);
-      Value aValue1(aLength,aNodeId[1],aNodeId[2]);
-      Value aValue2(aLength,aNodeId[2],aNodeId[0]);
-      theValues.insert(aValue1);
-      theValues.insert(aValue2);
-    }
-    else {
-      SMDS_NodeIteratorPtr aNodesIter = anElem->nodeIterator();
-      long aNodeId[2] = {0,0};
-      gp_Pnt P[3];
+      else {
+        SMDS_NodeIteratorPtr aNodesIter = anElem->nodeIterator();
+        long aNodeId[2] = {0,0};
+        gp_Pnt P[3];
+
+        double aLength;
+        const SMDS_MeshElement* aNode;
+        if ( aNodesIter->more())
+        {
+          aNode = aNodesIter->next();
+          P[0] = P[1] = SMESH_NodeXYZ( aNode );
+          aNodeId[0] = aNodeId[1] = aNode->GetID();
+          aLength = 0;
+        }
+        for( ; aNodesIter->more(); )
+        {
+          aNode = aNodesIter->next();
+          long anId = aNode->GetID();
 
-      double aLength;
-      const SMDS_MeshElement* aNode;
-      if ( aNodesIter->more())
-      {
-        aNode = aNodesIter->next();
-        P[0] = P[1] = SMESH_NodeXYZ( aNode );
-        aNodeId[0] = aNodeId[1] = aNode->GetID();
-        aLength = 0;
-      }
-      for( ; aNodesIter->more(); )
-      {
-        aNode = aNodesIter->next();
-        long anId = aNode->GetID();
+          P[2] = SMESH_NodeXYZ( aNode );
 
-        P[2] = SMESH_NodeXYZ( aNode );
+          aLength = P[1].Distance(P[2]);
+
+          Value aValue(aLength,aNodeId[1],anId);
+          aNodeId[1] = anId;
+          P[1] = P[2];
+          theValues.insert(aValue);
+        }
 
-        aLength = P[1].Distance(P[2]);
+        aLength = P[0].Distance(P[1]);
 
-        Value aValue(aLength,aNodeId[1],anId);
-        aNodeId[1] = anId;
-        P[1] = P[2];
+        Value aValue(aLength,aNodeId[0],aNodeId[1]);
         theValues.insert(aValue);
       }
-
-      aLength = P[0].Distance(P[1]);
-
-      Value aValue(aLength,aNodeId[0],aNodeId[1]);
-      theValues.insert(aValue);
     }
   }
+  else
+  {
+    // not implemented
+  }
 }
 
 //================================================================================
@@ -1982,7 +2145,7 @@ double Deflection2D::GetBadRate( double Value, int /*nbNodes*/ ) const
 */
 //================================================================================
 
-double MultiConnection::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
+double MultiConnection::GetValue( const TSequenceOfXYZ& /*P*/ )
 {
   return 0;
 }
@@ -2009,7 +2172,7 @@ SMDSAbs_ElementType MultiConnection::GetType() const
 */
 //================================================================================
 
-double MultiConnection2D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& P )
+double MultiConnection2D::GetValue( const TSequenceOfXYZ& /*P*/ )
 {
   return 0;
 }
@@ -2214,7 +2377,19 @@ bool BadOrientedVolume::IsSatisfy( long theId )
     return false;
 
   SMDS_VolumeTool vTool( myMesh->FindElement( theId ));
-  return !vTool.IsForward();
+
+  bool isOk = true;
+  if ( vTool.IsPoly() )
+  {
+    isOk = true;
+    for ( int i = 0; i < vTool.NbFaces() && isOk; ++i )
+      isOk = vTool.IsFaceExternal( i );
+  }
+  else
+  {
+    isOk = vTool.IsForward();
+  }
+  return !isOk;
 }
 
 SMDSAbs_ElementType BadOrientedVolume::GetType() const
@@ -2364,6 +2539,15 @@ SMDSAbs_ElementType CoincidentNodes::GetType() const
   return SMDSAbs_Node;
 }
 
+void CoincidentNodes::SetTolerance( const double theToler )
+{
+  if ( myToler != theToler )
+  {
+    SetMesh(0);
+    myToler = theToler;
+  }
+}
+
 void CoincidentNodes::SetMesh( const SMDS_Mesh* theMesh )
 {
   myMeshModifTracer.SetMesh( theMesh );
@@ -2493,18 +2677,14 @@ void FreeEdges::SetMesh( const SMDS_Mesh* theMesh )
 
 bool FreeEdges::IsFreeEdge( const SMDS_MeshNode** theNodes, const int theFaceId  )
 {
-  TColStd_MapOfInteger aMap;
-  for ( int i = 0; i < 2; i++ )
+  SMDS_ElemIteratorPtr anElemIter = theNodes[ 0 ]->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face);
+  while( anElemIter->more() )
   {
-    SMDS_ElemIteratorPtr anElemIter = theNodes[ i ]->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face);
-    while( anElemIter->more() )
+    if ( const SMDS_MeshElement* anElem = anElemIter->next())
     {
-      if ( const SMDS_MeshElement* anElem = anElemIter->next())
-      {
-        const int anId = anElem->GetID();
-        if ( anId != theFaceId && !aMap.Add( anId ))
-          return false;
-      }
+      const int anId = anElem->GetID();
+      if ( anId != theFaceId && anElem->GetNodeIndex( theNodes[1] ) >= 0 )
+        return false;
     }
   }
   return true;
@@ -2666,14 +2846,14 @@ bool FreeFaces::IsSatisfy( long theId )
       SMDS_MeshElement* aVol = (SMDS_MeshElement*)volItr->next();
       TItrMapOfVolume    itr = mapOfVol.insert( std::make_pair( aVol, 0 )).first;
       (*itr).second++;
-    } 
+    }
   }
   int nbVol = 0;
   TItrMapOfVolume volItr = mapOfVol.begin();
   TItrMapOfVolume volEnd = mapOfVol.end();
   for ( ; volItr != volEnd; ++volItr )
     if ( (*volItr).second >= nbNode )
-       nbVol++;
+      nbVol++;
   // face is not free if number of volumes constructed on their nodes more than one
   return (nbVol < 2);
 }
@@ -3082,7 +3262,7 @@ namespace
     double dot = v1 * v2; // cos * |v1| * |v2|
     double l1  = v1.SquareMagnitude();
     double l2  = v2.SquareMagnitude();
-    return (( dot * cos >= 0 ) && 
+    return (( dot * cos >= 0 ) &&
             ( dot * dot ) / l1 / l2 >= ( cos * cos ));
   }
 }
@@ -4170,6 +4350,7 @@ struct ElementsOnShape::Classifier
   TopAbs_ShapeEnum ShapeType() const { return myShape.ShapeType(); }
   const TopoDS_Shape& Shape() const  { return myShape; }
   const Bnd_B3d* GetBndBox() const   { return & myBox; }
+  double Tolerance() const           { return myTol; }
   bool IsChecked()                   { return myFlags & theIsCheckedFlag; }
   bool IsSetFlag( int flag ) const   { return myFlags & flag; }
   void SetChecked( bool is ) { is ? SetFlag( theIsCheckedFlag ) : UnsetFlag( theIsCheckedFlag ); }
@@ -4182,8 +4363,11 @@ private:
   bool isOutOfFace  (const gp_Pnt& p);
   bool isOutOfEdge  (const gp_Pnt& p);
   bool isOutOfVertex(const gp_Pnt& p);
+  bool isOutOfNone  (const gp_Pnt& /*p*/) { return true; }
   bool isBox        (const TopoDS_Shape& s);
 
+  TopoDS_Shape prepareSolid( const TopoDS_Shape& theSolid );
+
   bool (Classifier::*          myIsOutFun)(const gp_Pnt& p);
   BRepClass3d_SolidClassifier* mySolidClfr; // ptr because of a run-time forbidden copy-constructor
   Bnd_B3d                      myBox;
@@ -4203,6 +4387,8 @@ struct ElementsOnShape::OctreeClassifier : public SMESH_Octree
                     std::vector< ElementsOnShape::Classifier >&       cls );
   void GetClassifiersAtPoint( const gp_XYZ& p,
                               std::vector< ElementsOnShape::Classifier* >& classifiers );
+  size_t GetSize();
+
 protected:
   OctreeClassifier() {}
   SMESH_Octree* newChild() const { return new OctreeClassifier; }
@@ -4228,6 +4414,21 @@ ElementsOnShape::~ElementsOnShape()
 
 Predicate* ElementsOnShape::clone() const
 {
+  size_t size = sizeof( *this );
+  if ( myOctree )
+    size += myOctree->GetSize();
+  if ( !myClassifiers.empty() )
+    size += sizeof( myClassifiers[0] ) * myClassifiers.size();
+  if ( !myWorkClassifiers.empty() )
+    size += sizeof( myWorkClassifiers[0] ) * myWorkClassifiers.size();
+  if ( size > 1e+9 ) // 1G
+  {
+#ifdef _DEBUG_
+    std::cout << "Avoid ElementsOnShape::clone(), too large: " << size << " bytes " << std::endl;
+#endif
+    return 0;
+  }
+
   ElementsOnShape* cln = new ElementsOnShape();
   cln->SetAllNodes ( myAllNodesFlag );
   cln->SetTolerance( myToler );
@@ -4384,12 +4585,13 @@ bool ElementsOnShape::IsSatisfy (const SMDS_MeshElement* elem)
     for ( size_t i = 0; i < myClassifiers.size(); ++i )
       myWorkClassifiers[ i ] = & myClassifiers[ i ];
     myOctree = new OctreeClassifier( myWorkClassifiers );
+
+    SMESHUtils::FreeVector( myWorkClassifiers );
   }
 
-  SMDS_ElemIteratorPtr aNodeItr = elem->nodesIterator();
-  while (aNodeItr->more() && (isSatisfy == myAllNodesFlag))
+  for ( int i = 0, nb = elem->NbNodes(); i < nb  && (isSatisfy == myAllNodesFlag); ++i )
   {
-    SMESH_TNodeXYZ aPnt( aNodeItr->next() );
+    SMESH_TNodeXYZ aPnt( elem->GetNode( i ));
     centerXYZ += aPnt;
 
     isNodeOut = true;
@@ -4425,11 +4627,17 @@ bool ElementsOnShape::IsSatisfy (const SMDS_MeshElement* elem)
     centerXYZ /= elem->NbNodes();
     isSatisfy = false;
     if ( myOctree )
+    {
+      myWorkClassifiers.clear();
+      myOctree->GetClassifiersAtPoint( centerXYZ, myWorkClassifiers );
       for ( size_t i = 0; i < myWorkClassifiers.size() && !isSatisfy; ++i )
         isSatisfy = ! myWorkClassifiers[i]->IsOut( centerXYZ );
+    }
     else
+    {
       for ( size_t i = 0; i < myClassifiers.size() && !isSatisfy; ++i )
         isSatisfy = ! myClassifiers[i].IsOut( centerXYZ );
+    }
   }
 
   return isSatisfy;
@@ -4485,7 +4693,7 @@ bool ElementsOnShape::IsSatisfy (const SMDS_MeshNode* node,
         {
           isNodeOut = false;
           if ( okShape )
-            *okShape = myWorkClassifiers[i]->Shape();
+            *okShape = myClassifiers[i].Shape();
           break;
         }
     }
@@ -4514,7 +4722,7 @@ void ElementsOnShape::Classifier::Init( const TopoDS_Shape& theShape,
     }
     else
     {
-      mySolidClfr = new BRepClass3d_SolidClassifier(theShape);
+      mySolidClfr = new BRepClass3d_SolidClassifier( prepareSolid( theShape ));
       myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfSolid;
     }
     break;
@@ -4523,17 +4731,27 @@ void ElementsOnShape::Classifier::Init( const TopoDS_Shape& theShape,
   {
     Standard_Real u1,u2,v1,v2;
     Handle(Geom_Surface) surf = BRep_Tool::Surface( TopoDS::Face( theShape ));
-    surf->Bounds( u1,u2,v1,v2 );
-    myProjFace.Init(surf, u1,u2, v1,v2, myTol );
-    myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfFace;
+    if ( surf.IsNull() )
+      myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfNone;
+    else
+    {
+      surf->Bounds( u1,u2,v1,v2 );
+      myProjFace.Init(surf, u1,u2, v1,v2, myTol );
+      myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfFace;
+    }
     break;
   }
   case TopAbs_EDGE:
   {
     Standard_Real u1, u2;
     Handle(Geom_Curve) curve = BRep_Tool::Curve( TopoDS::Edge( theShape ), u1, u2);
-    myProjEdge.Init(curve, u1, u2);
-    myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfEdge;
+    if ( curve.IsNull() )
+      myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfNone;
+    else
+    {
+      myProjEdge.Init(curve, u1, u2);
+      myIsOutFun = & ElementsOnShape::Classifier::isOutOfEdge;
+    }
     break;
   }
   case TopAbs_VERTEX:
@@ -4555,7 +4773,15 @@ void ElementsOnShape::Classifier::Init( const TopoDS_Shape& theShape,
     else
     {
       Bnd_Box box;
-      BRepBndLib::Add( myShape, box );
+      if ( myShape.ShapeType() == TopAbs_FACE )
+      {
+        BRepAdaptor_Surface SA( TopoDS::Face( myShape ), /*useBoundaries=*/false );
+        if ( SA.GetType() == GeomAbs_BSplineSurface )
+          BRepBndLib::AddOptimal( myShape, box,
+                                  /*useTriangulation=*/true, /*useShapeTolerance=*/true );
+      }
+      if ( box.IsVoid() )
+        BRepBndLib::Add( myShape, box );
       myBox.Clear();
       myBox.Add( box.CornerMin() );
       myBox.Add( box.CornerMax() );
@@ -4575,19 +4801,38 @@ ElementsOnShape::Classifier::~Classifier()
   delete mySolidClfr; mySolidClfr = 0;
 }
 
-bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfSolid (const gp_Pnt& p)
+TopoDS_Shape ElementsOnShape::Classifier::prepareSolid( const TopoDS_Shape& theSolid )
+{
+  // try to limit tolerance of theSolid down to myTol (issue #19026)
+
+  // check if tolerance of theSolid is more than myTol
+  bool tolIsOk = true; // max tolerance is at VERTEXes
+  for ( TopExp_Explorer exp( theSolid, TopAbs_VERTEX ); exp.More() &&  tolIsOk; exp.Next() )
+    tolIsOk = ( myTol >= BRep_Tool::Tolerance( TopoDS::Vertex( exp.Current() )));
+  if ( tolIsOk )
+    return theSolid;
+
+  // make a copy to prevent the original shape from changes
+  TopoDS_Shape resultShape = BRepBuilderAPI_Copy( theSolid );
+
+  if ( !GEOMUtils::FixShapeTolerance( resultShape, TopAbs_SHAPE, myTol ))
+    return theSolid;
+  return resultShape;
+}
+
+bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfSolid( const gp_Pnt& p )
 {
   if ( isOutOfBox( p )) return true;
   mySolidClfr->Perform( p, myTol );
   return ( mySolidClfr->State() != TopAbs_IN && mySolidClfr->State() != TopAbs_ON );
 }
 
-bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfBox (const gp_Pnt& p)
+bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfBox( const gp_Pnt& p )
 {
   return myBox.IsOut( p.XYZ() );
 }
 
-bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfFace  (const gp_Pnt& p)
+bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfFace( const gp_Pnt& p )
 {
   if ( isOutOfBox( p )) return true;
   myProjFace.Perform( p );
@@ -4604,19 +4849,19 @@ bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfFace  (const gp_Pnt& p)
   return true;
 }
 
-bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfEdge  (const gp_Pnt& p)
+bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfEdge( const gp_Pnt& p )
 {
   if ( isOutOfBox( p )) return true;
   myProjEdge.Perform( p );
   return ! ( myProjEdge.NbPoints() > 0 && myProjEdge.LowerDistance() <= myTol );
 }
 
-bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfVertex(const gp_Pnt& p)
+bool ElementsOnShape::Classifier::isOutOfVertex( const gp_Pnt& p )
 {
   return ( myVertexXYZ.Distance( p ) > myTol );
 }
 
-bool ElementsOnShape::Classifier::isBox (const TopoDS_Shape& theShape)
+bool ElementsOnShape::Classifier::isBox(const TopoDS_Shape& theShape )
 {
   TopTools_IndexedMapOfShape vMap;
   TopExp::MapShapes( theShape, TopAbs_VERTEX, vMap );
@@ -4698,6 +4943,19 @@ OctreeClassifier::GetClassifiersAtPoint( const gp_XYZ& point,
   }
 }
 
+size_t ElementsOnShape::OctreeClassifier::GetSize()
+{
+  size_t res = sizeof( *this );
+  if ( !myClassifiers.empty() )
+    res += sizeof( myClassifiers[0] ) * myClassifiers.size();
+
+  if ( !isLeaf() )
+    for (int i = 0; i < nbChildren(); i++)
+      res += ((OctreeClassifier*) myChildren[i])->GetSize();
+
+  return res;
+}
+
 void ElementsOnShape::OctreeClassifier::buildChildrenData()
 {
   // distribute myClassifiers among myChildren
@@ -4744,7 +5002,8 @@ void ElementsOnShape::OctreeClassifier::buildChildrenData()
   for ( int i = 0; i < nbChildren(); i++ )
   {
     OctreeClassifier* child = static_cast<OctreeClassifier*>( myChildren[ i ]);
-    child->myIsLeaf = ( child->myClassifiers.size() <= 5  );
+    child->myIsLeaf = ( child->myClassifiers.size() <= 5  ||
+                        child->maxSize() < child->myClassifiers[0]->Tolerance() );
   }
 }
 
@@ -4771,8 +5030,13 @@ BelongToGeom::BelongToGeom()
 
 Predicate* BelongToGeom::clone() const
 {
-  BelongToGeom* cln = new BelongToGeom( *this );
-  cln->myElementsOnShapePtr.reset( static_cast<ElementsOnShape*>( myElementsOnShapePtr->clone() ));
+  BelongToGeom* cln = 0;
+  if ( myElementsOnShapePtr )
+    if ( ElementsOnShape* eos = static_cast<ElementsOnShape*>( myElementsOnShapePtr->clone() ))
+    {
+      cln = new BelongToGeom( *this );
+      cln->myElementsOnShapePtr.reset( eos );
+    }
   return cln;
 }
 
@@ -4783,6 +5047,8 @@ void BelongToGeom::SetMesh( const SMDS_Mesh* theMesh )
     myMeshDS = dynamic_cast<const SMESHDS_Mesh*>(theMesh);
     init();
   }
+  if ( myElementsOnShapePtr )
+    myElementsOnShapePtr->SetMesh( myMeshDS );
 }
 
 void BelongToGeom::SetGeom( const TopoDS_Shape& theShape )
@@ -4942,8 +5208,13 @@ LyingOnGeom::LyingOnGeom()
 
 Predicate* LyingOnGeom::clone() const
 {
-  LyingOnGeom* cln = new LyingOnGeom( *this );
-  cln->myElementsOnShapePtr.reset( static_cast<ElementsOnShape*>( myElementsOnShapePtr->clone() ));
+  LyingOnGeom* cln = 0;
+  if ( myElementsOnShapePtr )
+    if ( ElementsOnShape* eos = static_cast<ElementsOnShape*>( myElementsOnShapePtr->clone() ))
+    {
+      cln = new LyingOnGeom( *this );
+      cln->myElementsOnShapePtr.reset( eos );
+    }
   return cln;
 }
 
@@ -4954,6 +5225,8 @@ void LyingOnGeom::SetMesh( const SMDS_Mesh* theMesh )
     myMeshDS = dynamic_cast<const SMESHDS_Mesh*>(theMesh);
     init();
   }
+  if ( myElementsOnShapePtr )
+    myElementsOnShapePtr->SetMesh( myMeshDS );
 }
 
 void LyingOnGeom::SetGeom( const TopoDS_Shape& theShape )