技术领域本发明属于航空强度试验技术领域，涉及一种虚拟应变片的实现方法。
背景技术：
电阻应变片是飞机结构强度试验常用的一种应力、应变测量元件，以电阻应变片作为传感元件，将其牢固地粘贴在飞机构件的测点上，构件受力后由于测点产生应变，应变片也随之变形而使应变片的电阻发生变化，再由专用仪器测得应变片的电阻变化大小，并转换为测点的应变值。在试验过程中，为了得到理想的仿真结果和试验结果的比较分析与相关性评估，需要提前知道有限元结果与电阻应变片的对照表，即某个或某几个单元与其中一个电阻应变片的空间位置关系，而试验委托方提供的电测任务书未给出电阻应变片的三维信息，仅有基于二维的应变片粘贴示意图，无法建立相应的对照表。由于缺少应变片的三维信息，试验过程中仅能根据应变片号实现试验结果的数值、曲线输出，而对于该应变片在结构中的具体位置无法直观显示和定位，不利于试验的实时监控。同时，电阻应变片粘贴位置的不同会影响测量的灵敏度和误差，必须合理选取应变片的粘贴位置来提高测量精度。而解决这些问题的一个有效的方法就是以数字样机技术为基础，设计虚拟应变片，通过虚拟应变片进行定位、粘贴设计、信息集成、和信息输出。目前，我国航空企业大多采用法国达索公司的CATIA软件实现航空产品数字样机的设计、建模等，对某些特定的需求往往采用CATIA二次开发方式实现。CATIA的二次开发方式主要有两种：一是采用Automation技术，另一种是采用CAA(ComponentApplicationArchitecture)技术。相比Automation技术，CAA技术可实现对CATIA交互过程的控制、定义新的参数入口、建立新的自定义特征，开发的程序能与CATIA保持统一界面。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种效率高、交互性好的虚拟应变片实现方法。一种虚拟应变片的实现方法，涉及常用的单片和45度花片，通过CATIA环境进行图形表述，并对不同类型虚拟应变片通过不同的外形进行区分，其特点是：虚拟单片由单个矩形图形构成，输入特征仅包括一个点和一条直线；虚拟花片由三个矩形图形组成，输入特征包括3个点，分别是花片中心点、0度方向点以及0度片方向和90度片方向平面上的点，为表述方便，3个点分别简称为花片1号点、花片2号点和花片3号点。虚拟应变片的实现步骤为：(1)建立虚拟应变片特征利用CAA技术建立虚拟应变片特征，定义输入输出及特征的功能属性。虚拟单片的输入特征为1个三维点和1条直线，输出特征为矩形平面数模，功能属性包括点坐标、方向矢量、应变值以及应变片号的设置等。虚拟花片的输入特征为3个三维点，输出特征为3个矩形平面组合而成的花片外型数模，功能属性包括3个点坐标、3个方向矢量、3个应变值以及3个应变片号的设置。(2)绘制虚拟应变片数模利用虚拟应变片特征的输入信息分别构建虚拟单片和虚拟花片数模。所述虚拟单片的建模算法为：(a)基于输入的线特征求得该特征的方向矢量；(b)以输入的点特征为起点，沿线特征矢量的正负方向做延伸，形成一条直线；(c)建立垂直于线特征矢量且经过点特征的临时线，并计算临时线的方向矢量；(d)以第2步形成的直线为基础，沿临时线矢量的正负方向做延伸，形成矩形面，即虚拟单片数模。所述虚拟花片的建模算法为：(a)分别求出虚拟花片输入的3个点特征的坐标，并以花片1号点为起点，计算花片1号点指向花片2号点的方向矢量(记为A矢量)以及花片1号点指向花片3号点的方向矢量(记为B矢量)；(b)将A矢量与B矢量做矢量的叉积，形成C矢量，再将C矢量与A矢量做矢量的叉积，得到D矢量；(c)构建一个以花片1号点为圆心，位于A矢量和D矢量组成的平面的圆，并在该圆上求出45度角的点，记为花片4号点；(d)计算花片1号点指向花片4号点的方向矢量，记为E矢量，并将花片2号点投影到该矢量的线段上求出投影点，记为花片5号点；(e)计算花片5号点指向花片4号点的方向矢量，记为F矢量；(f)以输入的花片1号点特征为起点，沿A矢量正负方向做延伸，形成一条直线，再以该直线为基础，沿D矢量正负方向做延伸，形成矩形面，即花片0度片；(g)以输入的花片1号点特征为起点，沿D矢量正负方向做延伸，形成一条直线，再以该直线为基础，沿A矢量正负方向延伸，形成矩形面，即花片90度片；(h)以输入的花片1号点特征为起点，沿E矢量正方向做延伸，形成一条直线，再以该直线为基础，沿F矢量正负方向做延伸，形成矩形面，即花片45度片；(i)对0度片、45度片和90度片做布尔加运算即为虚拟花片数模。(3)建立虚拟应变片交互粘贴命令创建虚拟应变片交互粘贴命令，其中包括用户交互选取点、线特征，在满足虚拟应变片绘制输入的条件下，实现虚拟应变片特征的建模。与现有技术相比具有的优点或积极效果，本项发明完全是基于三维CATIA环境下而发明的虚拟应变片实现方法，通过自定义虚拟应变片特征，实现了电阻应变片的图形化表述，借助交互粘贴命令，在短时间内即可完成虚拟应变片的粘贴设计，解决了电阻应变片的直观显示和定位的难题，并为仿真结果与试验结果的评估、仿真模型的修正提供了得力工具，有利于试验的实时监控。附图说明图1是本发明虚拟单片模型构造图图2是本发明虚拟花片模型构建原理图图3是本发明虚拟花片模型构造图图4是本发明虚拟花片交互粘贴命令流程图1为虚拟单片的输入点特征，2为虚拟单片的输入线特征，3为点特征的延伸线，4为经过点特征且垂直线特征的临时线，5为虚拟单片数模，6为虚拟花片的输入点特征，即花片1号点，7为虚拟花片的输入点特征，即花片2号点，8为虚拟花片的输入点特征，即花片3号点，9为虚拟花片构造圆45度角上的点，即花片4号点，10为花片2号点的在E矢量上的投影点，即花片5号点，11为虚拟花片的输入点特征，即花片1号点，12为花片1号点沿A矢量的延伸线，13为虚拟花片0度片数模，14为花片1号点沿D矢量的延伸线，15为虚拟花片90度片数模，16为花片1号点沿E矢量的延伸线，17为虚拟花片45度片数模具体实施方式为了使本发明的技术手段、达成目的和功效易于明白理解，下面结合附图对本发明做进一步说明，具体步骤如下：1.建立虚拟应变片特征通过CAA技术的特征库接口建立虚拟应变片特征，定义输入输出及特征的功能属性。虚拟单片的输入特征定义为1个三维点和1条直线，输出特征为矩形平面数模，通过函数接口扩展特征功能属性，包括点坐标、直线方向矢量、应变值以及应变片号的设置等。虚拟花片的输入特征定义为3个三维点，输出特征为3个矩形平面组合而成的花片外型数模，并通过函数接口扩展特征功能属性，包括3个点坐标、3个方向矢量、3个应变值以及3个应变片号的设置。2.绘制虚拟应变片数模利用虚拟应变片特征的输入信息分别构建虚拟单片和虚拟花片数模。参见图1，所述虚拟单片的建模算法为：1)基于输入的线特征求得该特征的方向矢量；2)以输入的点特征为起点，沿线特征矢量的正负方向做延伸，形成一条延伸线；3)建立垂直于线特征矢量且经过点特征的临时线，并计算临时线的方向矢量；4)以第2步形成的直线为基础，沿临时线矢量的正负方向做延伸，形成矩形面，即虚拟单片数模。参见图2和图3，所述虚拟花片的建模算法为：1)分别求出虚拟花片输入的3个点特征的坐标，并以花片1号点为起点，计算花片1号点指向花片2号点的方向矢量(记为A矢量)以及花片1号点指向花片3号点的方向矢量(记为B矢量)；3)将A矢量与B矢量做矢量的叉积，形成C矢量，再将C矢量与A矢量做矢量的叉积，得到D矢量；4)构造一个以花片1号点为圆心，位于A矢量和D矢量组成的平面且半径为R的圆，并在该圆上求出45度角的点，记为花片4号点；5)计算花片1号点指向花片4号点的方向矢量，记为E矢量，并将花片2号点投影到该矢量的线段上求出投影点，记为花片5号点；6)计算花片5号点指向花片4号点的方向矢量，记为F矢量；7)以输入的花片1号点特征为起点，沿A矢量正方向做值为R延伸，负方向做值为d的延伸，形成一条直线，再以该直线为基础，沿D矢量正负方向做值为d的延伸，形成矩形面，即花片0度片；8)以输入的花片1号点特征为起点，沿D矢量正方向做值为R延伸，负方向做值为d的延伸，形成一条直线，再以该直线为基础，沿A矢量正负方向做值为d的延伸，形成矩形面，即花片90度片；9)以输入的花片1号点特征为起点，沿E矢量正方向做值为R延伸，形成一条直线，再以该直线为基础，沿F矢量正负方向做值为d的延伸，形成矩形面，即花片45度片；10)对花片的0度片、45度片和90度片做布尔加运算即为虚拟花片数模。3.建立虚拟应变片交互粘贴命令创建虚拟应变片交互粘贴命令，以状态步的方式逐步实现点、线特征的交互选取、片号的配置以及虚拟应变片的数模绘制。虚拟单片粘贴命令分3个状态步：依次为点特征状态步、线特征状态步以及应变片号状态步。线特征状态步判断点特征状态步得到的点是否经过该线特征，如若经过，返回线特征状态步，反之则进入应变号状态步，而应变片号状态步判断输入的片号是否与文档中的虚拟单片相同，如若相同，返回应变片号状态步，反之则构建虚拟单片特征并结束命令。虚拟花片粘贴命令分4个状态步：依次为花片1号点状态步、花片2号点状态步、花片3号点状态步以及应变片号状态步，与虚拟单片类似，虚拟花片在2号点状态步时判断是否与花片1号点重合，在3号点状态步时判断是否经过前2个状态步的点组成的线特征，流程参见图4。