src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_Mesher.hxx

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   2 //
   3 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
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  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 //  NETGENPlugin : C++ implementation
  24 // File      : NETGENPlugin_Mesher.hxx
  25 // Author    : Michael Sazonov (OCN)
  26 // Date      : 31/03/2006
  27 // Project   : SALOME
  28 //
  29 #ifndef _NETGENPlugin_Mesher_HXX_
  30 #define _NETGENPlugin_Mesher_HXX_
  31
  32 #include "NETGENPlugin_Defs.hxx"
  33
  34 #include <StdMeshers_FaceSide.hxx>
  35 #include <SMDS_MeshElement.hxx>
  36 #include <SMESH_Algo.hxx>
  37 #include <SMESH_ProxyMesh.hxx>
  38
  39 #include <TopTools_IndexedMapOfShape.hxx>
  40
  41 namespace nglib {
  42 #include <nglib.h>
  43 }
  44
  45 #include <map>
  46 #include <vector>
  47 #include <set>
  48
  49 class NETGENPlugin_Hypothesis;
  50 class NETGENPlugin_Internals;
  51 class NETGENPlugin_SimpleHypothesis_2D;
  52 class SMESHDS_Mesh;
  53 class SMESH_Comment;
  54 class SMESH_Mesh;
  55 class SMESH_MesherHelper;
  56 class StdMeshers_ViscousLayers;
  57 class TopoDS_Shape;
  58 namespace netgen {
  59   class OCCGeometry;
  60   class Mesh;
  61   class MeshingParameters;
  62   extern MeshingParameters mparam;
  63 }
  64 //=============================================================================
  65 /*!
  66  * \brief Struct storing nb of entities in netgen mesh
  67  */
  68 //=============================================================================
  69
  70 struct NETGENPlugin_ngMeshInfo
  71 {
  72   int   _nbNodes, _nbSegments, _nbFaces, _nbVolumes;
  73   bool  _elementsRemoved; // case where netgen can remove free nodes
  74   char* _copyOfLocalH;
  75   NETGENPlugin_ngMeshInfo( netgen::Mesh* ngMesh=0, bool checkRemovedElems=false );
  76   void transferLocalH( netgen::Mesh* fromMesh, netgen::Mesh* toMesh );
  77   void restoreLocalH ( netgen::Mesh* ngMesh);
  78 };
  79
  80 //================================================================================
  81 /*!
  82  * \brief It correctly initializes netgen library at constructor and
  83  *        correctly finishes using netgen library at destructor
  84  */
  85 //================================================================================
  86
  87 struct NETGENPLUGIN_EXPORT NETGENPlugin_NetgenLibWrapper
  88 {
  89   bool           _isComputeOk;
  90   netgen::Mesh * _ngMesh;
  91
  92   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper();
  93   ~NETGENPlugin_NetgenLibWrapper();
  94   void setMesh( nglib::Ng_Mesh* mesh );
  95   nglib::Ng_Mesh* ngMesh() { return (nglib::Ng_Mesh*)(void*)_ngMesh; }
  96
  97
  98
  99   static int GenerateMesh(netgen::OCCGeometry& occgeo, int startWith, int endWith,
 100                           netgen::Mesh* & ngMesh, netgen::MeshingParameters & mparam);
 101   int GenerateMesh(netgen::OCCGeometry& occgeo, int startWith, int endWith )
 102   {
 103
 104     return GenerateMesh( occgeo, startWith, endWith, _ngMesh, netgen::mparam );
 105   }
 106   static int GenerateMesh(netgen::OCCGeometry& occgeo, int startWith, int endWith,
 107                           netgen::Mesh* & ngMesh){
 108                             return GenerateMesh(occgeo, startWith, endWith, ngMesh, netgen::mparam);
 109                           };
 110   static void CalcLocalH( netgen::Mesh * ngMesh );
 111
 112   static void RemoveTmpFiles();
 113   static int& instanceCounter();
 114
 115  private:
 116   std::string getOutputFileName();
 117   void        removeOutputFile();
 118   std::string _outputFileName;
 119
 120   ostream *       _ngcout;
 121   ostream *       _ngcerr;
 122   std::streambuf* _coutBuffer;   // to re-/store cout.rdbuf()
 123 };
 124
 125 //=============================================================================
 126 /*!
 127  * \brief This class calls the NETGEN mesher of OCC geometry
 128  */
 129 //=============================================================================
 130
 131 class NETGENPLUGIN_EXPORT NETGENPlugin_Mesher
 132 {
 133  public:
 134   // ---------- PUBLIC METHODS ----------
 135
 136   NETGENPlugin_Mesher (SMESH_Mesh* mesh, const TopoDS_Shape& aShape,
 137                        const bool isVolume);
 138   ~NETGENPlugin_Mesher();
 139   void SetSelfPointer( NETGENPlugin_Mesher ** ptr );
 140
 141   void SetParameters(const NETGENPlugin_Hypothesis*          hyp);
 142   void SetParameters(const NETGENPlugin_Hypothesis*          hyp, netgen::MeshingParameters &mparams);
 143   void SetParameters(const NETGENPlugin_SimpleHypothesis_2D* hyp);
 144   void SetParameters(const StdMeshers_ViscousLayers*         hyp );
 145   void SetViscousLayers2DAssigned(bool isAssigned) { _isViscousLayers2D = isAssigned; }
 146
 147   void SetLocalSizeForChordalError( netgen::OCCGeometry& occgeo, netgen::Mesh& ngMesh );
 148   static void SetLocalSize( netgen::OCCGeometry& occgeo, netgen::Mesh& ngMesh );
 149
 150   bool Compute();
 151
 152   bool Evaluate(MapShapeNbElems& aResMap);
 153
 154   double GetProgress(const SMESH_Algo* holder,
 155                      const int *       algoProgressTic,
 156                      const double *    algoProgress) const;
 157
 158   static void PrepareOCCgeometry(netgen::OCCGeometry&          occgeom,
 159                                  const TopoDS_Shape&           shape,
 160                                  SMESH_Mesh&                   mesh,
 161                                  std::list< SMESH_subMesh* > * meshedSM=0,
 162                                  NETGENPlugin_Internals*       internalShapes=0);
 163
 164   static double GetDefaultMinSize(const TopoDS_Shape& shape,
 165                                   const double        maxSize);
 166
 167   static void RestrictLocalSize(netgen::Mesh& ngMesh,
 168                                 const gp_XYZ& p,
 169                                 double        size,
 170                                 const bool    overrideMinH=true);
 171
 172   static int FillSMesh(const netgen::OCCGeometry&          occgeom,
 173                        netgen::Mesh&                       ngMesh,
 174                        const NETGENPlugin_ngMeshInfo&      initState,
 175                        SMESH_Mesh&                         sMesh,
 176                        std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 177                        SMESH_Comment&                      comment,
 178                        SMESH_MesherHelper*                 quadHelper=0);
 179
 180   bool FillNgMesh(netgen::OCCGeometry&                occgeom,
 181                   netgen::Mesh&                       ngMesh,
 182                   std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 183                   const std::list< SMESH_subMesh* > & meshedSM,
 184                   SMESH_MesherHelper*                 quadHelper=0,
 185                   SMESH_ProxyMesh::Ptr                proxyMesh=SMESH_ProxyMesh::Ptr());
 186
 187   static void FixIntFaces(const netgen::OCCGeometry& occgeom,
 188                           netgen::Mesh&              ngMesh,
 189                           NETGENPlugin_Internals&    internalShapes);
 190
 191   static bool FixFaceMesh(const netgen::OCCGeometry& occgeom,
 192                           netgen::Mesh&              ngMesh,
 193                           const int                  faceID);
 194
 195   static void AddIntVerticesInFaces(const netgen::OCCGeometry&          occgeom,
 196                                     netgen::Mesh&                       ngMesh,
 197                                     std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 198                                     NETGENPlugin_Internals&             internalShapes);
 199
 200   static void AddIntVerticesInSolids(const netgen::OCCGeometry&         occgeom,
 201                                     netgen::Mesh&                       ngMesh,
 202                                     std::vector<const SMDS_MeshNode*>&  nodeVec,
 203                                     NETGENPlugin_Internals&             internalShapes);
 204
 205   static SMESH_ComputeErrorPtr
 206     AddSegmentsToMesh(netgen::Mesh&                         ngMesh,
 207                       netgen::OCCGeometry&                  geom,
 208                       const TSideVector&                    wires,
 209                       SMESH_MesherHelper&                   helper,
 210                       std::vector< const SMDS_MeshNode* > & nodeVec,
 211                       const bool                            overrideMinH=true);
 212
 213   void SetDefaultParameters();
 214   void SetDefaultParameters(netgen::MeshingParameters &mparams);
 215
 216   static SMESH_ComputeErrorPtr ReadErrors(const std::vector< const SMDS_MeshNode* >& nodeVec);
 217
 218
 219   static void toPython( const netgen::Mesh* ngMesh ); // debug
 220
 221  private:
 222
 223   SMESH_Mesh*          _mesh;
 224   const TopoDS_Shape&  _shape;
 225   bool                 _isVolume;
 226   bool                 _optimize;
 227   int                  _fineness;
 228   bool                 _isViscousLayers2D;
 229   double               _chordalError;
 230   netgen::Mesh*        _ngMesh;
 231   netgen::OCCGeometry* _occgeom;
 232
 233   int                  _curShapeIndex;
 234   volatile int         _progressTic;
 235   volatile double      _ticTime; // normalized [0,1] compute time per a SMESH_Algo::_progressTic
 236   volatile double      _totalTime;
 237
 238   const NETGENPlugin_SimpleHypothesis_2D * _simpleHyp;
 239   const StdMeshers_ViscousLayers*   _viscousLayersHyp;
 240
 241   // a pointer to NETGENPlugin_Mesher* field of the holder, that will be
 242   // nullified at destruction of this
 243   NETGENPlugin_Mesher ** _ptrToMe;
 244 };
 245
 246 //=============================================================================
 247 /*!
 248  * \brief Container of info needed to solve problems with internal shapes.
 249  *
 250  * Issue 0020676. It is made up as a class to be ready to extract from NETGEN
 251  * and put in SMESH as soon as the same solution is needed somewhere else.
 252  * The approach is to precompute internal edges in 2D and internal faces in 3D
 253  * and put their mesh correctly (twice) into netgen mesh.
 254  * In 2D, this class finds internal edges in faces and their vertices.
 255  * In 3D, it additionally finds internal faces, their edges shared with other faces,
 256  * and their vertices shared by several internal edges. Nodes built on the found
 257  * shapes and mesh faces built on the found internal faces are to be doubled in
 258  * netgen mesh to emulate a "crack"
 259  *
 260  * For internal faces a more simple solution is found, which is just to duplicate
 261  * mesh faces on internal geom faces without modeling a "real crack". For this
 262  * reason findBorderElements() is no more used anywhere.
 263  */
 264 //=============================================================================
 265
 266 class NETGENPLUGIN_EXPORT NETGENPlugin_Internals
 267 {
 268   SMESH_Mesh&       _mesh;
 269   bool              _is3D;
 270   //2D
 271   std::map<int,int> _e2face;//!<edges and their vertices in faces where they are TopAbs_INTERNAL
 272   std::map<int,std::list<int> > _f2v;//!<faces with internal vertices
 273   // 3D
 274   std::set<int>     _intShapes;
 275   std::set<int>     _borderFaces; //!< non-internal faces sharing the internal edge
 276   std::map<int,std::list<int> > _s2v;//!<solids with internal vertices
 277
 278 public:
 279   NETGENPlugin_Internals( SMESH_Mesh& mesh, const TopoDS_Shape& shape, bool is3D );
 280
 281   SMESH_Mesh& getMesh() const;
 282
 283   bool isShapeToPrecompute(const TopoDS_Shape& s);
 284
 285   // 2D meshing
 286   // edges
 287   bool hasInternalEdges() const { return !_e2face.empty(); }
 288   bool isInternalEdge( int id ) const { return _e2face.count( id ); }
 289   const std::map<int,int>& getEdgesAndVerticesWithFaces() const { return _e2face; }
 290   void getInternalEdges( TopTools_IndexedMapOfShape&  fmap,
 291                          TopTools_IndexedMapOfShape&  emap,
 292                          TopTools_IndexedMapOfShape&  vmap,
 293                          std::list< SMESH_subMesh* > smToPrecompute[]);
 294   // vertices
 295   bool hasInternalVertexInFace() const { return !_f2v.empty(); }
 296   const std::map<int,std::list<int> >& getFacesWithVertices() const { return _f2v; }
 297
 298   // 3D meshing
 299   // faces
 300   bool hasInternalFaces() const { return !_intShapes.empty(); }
 301   bool isInternalShape( int id ) const { return _intShapes.count( id ); }
 302   void findBorderElements( std::set< const SMDS_MeshElement*, TIDCompare > & borderElems );
 303   bool isBorderFace( int faceID ) const { return _borderFaces.count( faceID ); }
 304   void getInternalFaces( TopTools_IndexedMapOfShape&  fmap,
 305                          TopTools_IndexedMapOfShape&  emap,
 306                          std::list< SMESH_subMesh* >& facesSM,
 307                          std::list< SMESH_subMesh* >& boundarySM);
 308   // vertices
 309   bool hasInternalVertexInSolid() const { return !_s2v.empty(); }
 310   bool hasInternalVertexInSolid(int soID ) const { return _s2v.count(soID); }
 311   const std::map<int,std::list<int> >& getSolidsWithVertices() const { return _s2v; }
 312
 313
 314 };
 315
 316 #endif