雨流计数的快速实现方法
对“雨流计数法”介绍
对“雨流计数法”介绍雨流计数法（Rainflow counting method）是一种用于疲劳寿命预测和疲劳损伤分析的统计方法。
它通过对载荷历程数据进行处理，识别出载荷的循环次数、振幅和平均值，并统计不同振幅下的循环次数。
雨流计数法广泛应用于许多领域，如机械、航空航天、汽车工程、桥梁工程和风力发电等。
在这篇文章中，将详细介绍雨流计数法的原理、应用和计算过程。
1.雨流计数法的原理和背景疲劳是材料或结构在反复加载下逐渐发生的累积损伤。
在实际工程中，由于载荷的不断变化，对结构的疲劳寿命进行预测和分析是非常重要的。
雨流计数法是一种基于峰谷循环的疲劳分析方法，它通过将载荷历程数据进行循环切分和统计得出结构的振幅、平均值等参数，从而得到结构的疲劳损伤。
2.雨流计数法的应用领域雨流计数法被广泛应用于各个领域，如机械工程、航空航天工程、汽车工程和桥梁工程等。
在机械工程领域，雨流计数法用于预测零件的疲劳寿命，从而指导设计和维护；在航空航天工程中，雨流计数法用于分析航空器部件的疲劳损伤，评估其可靠性和安全性；在汽车工程领域，雨流计数法用于评估引擎和变速器等零部件的疲劳性能；在桥梁工程领域，雨流计数法用于分析桥梁结构的疲劳寿命，指导维护和修复工作。
3.雨流计数法的计算过程雨流计数法的计算过程可以分为循环切分和计数两个步骤。
下面将介绍每个步骤的具体操作。
3.1循环切分循环切分是将载荷历程数据切分成许多不同的循环，即找到载荷历程中的峰谷点。
切分规则如下：（1）初始点：选择载荷历程的起点作为初始点。
（2）峰值点：从初始点开始，寻找下一个大于初始点载荷的点作为峰值点。
（3）谷值点：从峰值点开始，寻找下一个小于峰值点载荷的点作为谷值点。
（4）循环结束点：从谷值点开始，寻找下一个大于谷值点载荷的点作为循环结束点。
（5）将以上得到的峰谷点作为一个循环，将循环次数、振幅和平均值记录下来。
3.2循环计数循环计数是统计不同振幅下的循环次数。
雨流计数法实例
雨流计数法实例雨流计数法是一种用于疲劳分析的方法，它能够帮助工程师预测材料在持续交变载荷下的寿命。
在现实世界中，许多结构或材料都会受到交变载荷的作用，如果不进行疲劳分析和寿命预测，就会导致结构的失效和事故的发生。
因此，雨流计数法是一个非常重要的工具，它可以帮助工程师评估材料的可靠性和安全性。
雨流计数法的原理是将复杂的交变载荷序列转化为一系列等效的交变载荷块。
通过将载荷序列分解成载荷范围和载荷平均值的组合，可以准确地计算出材料的应力历程。
然后，根据材料的疲劳性能曲线，可以计算出材料在每个载荷块下的寿命。
最后，将所有载荷块的寿命相加，就得到了整个载荷序列下的寿命。
举个例子来说明雨流计数法的应用。
假设我们需要评估一根钢梁在交变载荷下的疲劳寿命。
首先，我们需要获取钢梁所受到的载荷历程数据。
可以通过实验或者数值模拟来获取这些数据。
然后，我们可以将载荷历程数据进行处理，将其转化为一系列的载荷块。
接下来，我们需要使用材料的疲劳性能曲线来计算每个载荷块的寿命。
疲劳性能曲线是一种描述材料在不同应力水平下的寿命的曲线。
可以通过实验或者经验公式来获取这些曲线。
根据疲劳性能曲线，我们可以计算出每个载荷块的寿命。
最后，我们将所有载荷块的寿命相加，就得到了整个载荷序列下的寿命。
通过这种方式，我们可以预测出钢梁在特定载荷下的疲劳寿命。
如果计算出的寿命超过了设计要求，就需要采取相应的措施来增加结构的可靠性，比如增加材料的强度或者改变结构的形状。
除了钢梁，雨流计数法还可以应用于其他许多工程领域。
比如，它可以用于评估桥梁、飞机、汽车等结构在交变载荷下的疲劳寿命。
通过对结构的疲劳寿命进行分析，可以帮助工程师更好地设计和维护这些结构，从而提高结构的安全性和可靠性。
总之，雨流计数法是一种非常重要的工具，可以帮助工程师预测材料在持续交变载荷下的寿命。
它的原理是将复杂的载荷序列转化为一系列等效的载荷块，然后根据材料的疲劳性能曲线计算出每个载荷块的寿命，最后将所有载荷块的寿命相加得到整个载荷序列的寿命。
雨流计数法
疲劳分析中的雨流计数法这种方法的突出特点是根据所研究材料的应力-应变之间的非线性关系来进行计数，亦即把样本记录用雨流法定出一系列闭合的应力-应变滞后环。
参看图1，把应变-时间历程样本记录转过90°，时间坐标轴竖直向下，样本记录犹如一系列屋面，雨水顺着屋面往下流，故称为雨流法。
雨流法有下列规则：（ⅰ）雨流在试验记录的起点和依此在每一个峰值的内边开始，亦即从1，2，3…等尖点开始。
（ⅱ）雨流在流到峰值处（即屋檐）竖直下滴，一直流到对面有一个比开始时最大值（或最小值）更正的最大值（或更负的最小值）为止。
（ⅲ）当雨流遇到来自上面屋顶流下的雨时，就停止流动。
（ⅳ）如果初始应变为拉应变，顺序的始点是拉应变最小值的点。
（ⅴ）每一雨流的水平长度是作为该应变幅值的半循环计数的.在图1中，雨流法从1点开始，该点认为是最小值。
雨流流至2点，竖直下滴到3与4点幅值间的2ˊ点，然后流到4点，最后停于比1点更负的峰值5的对应处。
得出一个从1到4的半循环。
下一个雨流从峰值2点开始，流经3点，停于4点的对面，因为4点是比开始的2点具有更正的最大值，得出一个半循环2-3。
第三个流动从3点开始，因为遇到由2点滴下的雨流，所以终止于2ˊ点，得出半循环3-2ˊ。
这样，3-2和2-3就形成了一个闭合的应力-应变回路环，它们配成一个完全的循环2′-3-2。
下一个雨流从峰值4开始，流经5点，竖直下滴到6和7之间的5ˊ点，继续往下流，再从7点竖直下滴到峰值10的对面，因为10点比4点具有更正的最大值。
得出半循环4-5-7。
第五个流动从5点开始，流到6点，竖直下滴，终止于7点的对面，因为7点比5点具有更负的极小值。
取出半循环5-6。
第六个流动从6点开始，因为遇到由5点滴下的雨滴，所以流到5ˊ点终止。
半循环6-5与5-6配成一个完全循环5ˊ-6-5，取出5ˊ-6-5。
第七个流动从7点开始，经过8点，下落到9-10线上的8ˊ点，然后到最后的峰值10，取出半循环7-8-10。
对“雨流计数法”介绍
雨流计数法简介0、前言机械的疲劳失效是机械失效的主要失效方式,因此对机械失效的主要研究是机械疲劳失效. 目前, 机械疲劳失效的研究有两个方面: 一是根据求出的载荷谱来确定加载程序在试验室或者试验台上对机械进行疲劳试验, 得出机械(材料)在该工况下的实际寿命; 二是根据机械(材料)的特性与载荷谱并且用Miner 准则来估计机械的疲劳寿命. 无论是做疲劳试验还是估计疲劳寿命, 载荷谱的统计都是问题的关键[1]。
1、雨流计数法简介雨流计数法又可称为“塔顶法”,是由英国的Matsuiski和Endo 两位工程师提出的, 距今已有50 多年。
雨流计数法主要用于工程界, 特别在疲劳寿命计算中运用非常广泛。
由来请参看图1, 把应变-时间历程数据记录转过90°,时间坐标轴竖直向下, 数据记录犹如一系列屋面, 雨水顺着屋面往下流, 故称为雨流计数法[2]。
雨流计数法的基本原理[3]如图1所示, 第一个雨流自0点处第一个谷的内侧流下, 从1点落1’后流至5, 然后下落。
第二个雨流从峰1点内侧流至2点落下, 由于1点的峰值低于5点的峰值,故停止。
第三个雨流自谷2点的内侧流到3, 自3点落下至3’ , 流到1’处碰上上面屋顶流下的雨流而停止。
如此下去, 可以得到如下的计数循环块:3-4-3’、1-2-1’、6-7- 6’、8-9- 8’、11-12-11、13-14-13’和12-15-12’。
雨流计数的基本流程如下。
(1) 根据采样定理作数据采集，得到时间历程记录，若截止频率为f c，则采样间隔Δt≤1/ 2f c(2) 根据连续的3个采样数据，删除既不是峰值也不是谷值的数据点，将时间历程记录转化为峰谷值序列。
(3) 针对峰谷值序列采用4点法雨流计数原则进行雨流计数，计数条件如下。
①如果A>B；B≥D；C≤A，记录一个循环 (全波) BCB′，如图 2 所示。
得到范围值S range＝|B -C|幅值S a＝|B -C|/ 2平均值S m＝(B +C)/ 2②如果A <B；B≤D；C≥A，记录一个循环(全波) BCB′，如图 3 所示。
雨流计数法及其在程序中的具体实现
雨流计数法及其在程序中的具体实现董乐义,罗俊,程礼(西安空军工程大学工程学院,陕西西安710038) 摘 要:根据雨流计数法的规则和在实际中应用的体会,介绍了雨流计数法在程序中实现的具体方法。
它适合用各种语言编写,在计取循环数时采用的“四点法”使程序的实现比用其他方法更加准确可靠,简单明了。
关键词:计数法;程序;循环中图分类号:T P 31111;T P 30116 文献标识码:A 文章编号:100226061(2004)0320038203Ra i n Flow Coun tM ethod and Its Rea l iza tion i n Programm i ngDON G L e 2y i ,LU O J un ,CH EN G L i(A irfo rce and Engine D epartm ent of Engineering Co llege of A irfo rce Engineering U niversity,X i’an 710038,Ch ina )Abstract :A cco rd ing to the ru les of the ra in 2fl ow coun t m ethod and the exp eriences in p ractice ,th is a rticle in troduces the m ethod to rea lize the ra in 2fl ow coun t in the p rog ramm ing .It can be com p iled inva ri ou s com p u ter languages .A nd the “Fou r 2po in ts m ethod ”u sed in coun ting the l oop num ber can m akethe rea liza ti on of p rog ram m o re reliab le ,si m p le and clea r than o ther m ethod s.Key words :coun t m ethod ;p rog ram ;l oop收稿日期:2003210228作者简介:董乐义(19742),在读研究生,专业方向为航空发动机可靠性与使用寿命研究。
matlab雨流计数法简单讲解
在工程中，特别是机械结构、航空航天等领域，在对应力、载荷进行疲劳分析时，雨流计数法是一种常用的方法。
这种方法可以有效地对载荷数据进行处理，得到疲劳载荷的循环次数，从而进行疲劳寿命的预测。
1. 什么是雨流计数法？雨流计数法是一种用来对载荷数据进行疲劳分析的方法。
它可以将连续的载荷数据序列转换为一系列载荷循环，然后对这些循环进行统计分析。
通过这种方法，我们可以得到载荷循环的幅值和次数，从而可以进一步进行疲劳寿命的预测和分析。
2. 雨流计数法的基本原理雨流计数法的基本原理是将载荷数据序列分解成一系列循环载荷，然后对这些循环进行统计。
在实际应用中，通常使用峰谷识别法来检测载荷数据中的峰值和谷值，然后根据这些峰值和谷值来进行载荷循环的划分。
可以根据载荷循环的幅值和次数进行统计分析，得到疲劳载荷的循环次数。
3. 雨流计数法的优点和局限性雨流计数法的优点在于可以较为准确地对载荷数据进行处理，得到疲劳载荷的循环次数，从而进行疲劳寿命的预测。
但是，这种方法也存在一定的局限性，例如在处理复杂载荷时，可能会出现较大的误差，需要进行一定的修正和优化。
4. 我对雨流计数法的个人观点和理解在我看来，雨流计数法是一种简单而有效的方法，在工程实践中具有广泛的应用前景。
通过对载荷数据进行分解和统计，我们可以更好地理解载荷对结构疲劳寿命的影响，从而有针对性地进行疲劳设计和分析。
但是，在实际应用中，我们也需要注意方法的局限性，结合具体情况进行合理的选择和修正。
总结回顾：通过本文的讲解，我们了解了雨流计数法的基本原理和应用。
这种方法可以帮助我们对载荷数据进行处理，得到疲劳载荷的循环次数，从而进行疲劳寿命的预测和分析。
在工程实践中，雨流计数法具有重要的意义，但同时也需要注意其局限性，进行合理的修正和优化。
希望通过本文的讲解，读者对雨流计数法有了更深入的了解。
在此，我为您撰写了一篇有关“matlab雨流计数法简单讲解”的文章，希望能够对您有所帮助。
雨流计数法原理
雨流计数法原理
雨流计数法：
1．什么是雨流计数法？
雨流计数法是一种水文学观测方法，主要用来统计河水或雨水流量，帮助研究调查降水、水（或雨）汇、水位、湖泊变化，以及供水、排污、地表面水循环等的变化情况。
2．原理介绍
雨流计数法的原理就是在河道中设置检测站或流量检测回路，将到达检测站的流量折合成静态水位，从而统计测量水位及流量。
通常这种方法是采用雨流量计安装在墙壁上，当流水流过时会被探测器检测，并产生数字信号，随后表达出实际的流量数据，而这些数据会被统计分析，以便理解河道或坑塘洪水的变化状况。
3．应用范围
雨流计数法是应用广泛的水文学观测方法，主要用于：
（1）供水工程中的供水量检测，主要检测能源汇流影响的蓄水工程的
实际取水量；
（2）应急管理中的洪水报警，用于调查水域洪涝灾害的发生情况；
（3）水文勘测中的水量计算，可以辅助水文勘测人员更好地分析水位
变化数据；
（4）水资源综合调查与控制中量化河流水量，确定河流出流控制措施；
（5）水利规划中河流水利设施有效性评价，及河流水利改造方案的研
究调查。
4．优点及局限性
（1）优点：
a.测量速度快，可随时获取实时数据；
b.测量成本较低；
c.流量计量精度高，容旧程度高；
d.测量结果准确可靠，具有较强的客观性。
（2）局限性：
a.对不同流量环境应用有限，只能测量弱流量；
b.对回流复流效应不敏感；
c.为实现多点联网和远程传输，需要更加完善的购置和部署方案。
雨流计数法在PIPESTRESS软件中的实现方法
（２）雨流依次从每个峰 （或谷）的内侧向下 流，在下一个 峰 （或 谷 ）处 落 下，直 到 对 面 有 一 个 比起点更高的峰值（或更低的谷值）停止；
第 ３５卷第 ４期，２０１８年 压 力 容 器 总第 ３０５期
以安全注入系统（ＲＩＳ）一段一级辅助管道为 分析对象，详细介绍雨 流 计 数 法 在 ＰＩＰＥＳＴＲＥＳＳ 软件中的实现方法。 ２．１ 计算模型
分析模型如图 ２所示。
图 ２ 计算模型
瞬态 发生 编号 次数
瞬态描述
对应的 ＬＯＡＤＳＥＴ编号
系统备 用 状 态 下，系 统隔 离 阀 与 反 应 堆 Ｔ１ ２６３４０ 冷却 剂 系 统 （ＲＣＰ） 之间 的 管 道 承 受 的 瞬态与 ＲＣＰ一致
１ 雨流计数法基本原理
雨流计数 法 （又 叫 塔 顶 法 ）是 目 前 在 疲 劳 设 计和疲劳试验中应用最广泛的、建立在对封闭的 应力 －应变迟滞回线逐个计数的基础上的一种计 数方法，因此，该方法能够比较全面地反映随机载 荷的全过程。由载荷 －时间历程得到的应力 －应
·５０·
变迟滞回线与造成的疲劳损伤是等效的，因此，工 程界认为雨流计数法反映了材料的应力 －应变行 为。雨 Ｍｅｉ－ｐｉｎｇ，ＬＩＵ Ｘｕｅ－ｌｉｎ，ＰＡＮ Ｌｉｕ （ＣｈｉｎａＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＣｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ），Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒａｉｎｆｌｏｗｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓａｃｏｍｍｏｎｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｆｏｒｆａｔｉｇｕｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｔｉｇｕｅｅｖａｌｕａ ｔｉｏｎｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｅａｎｄｃｏｕｎｔｉｎｇｒｕｌｅｏｆｔｈｅｒａｉｎｆｌｏｗｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｂｙｔａｋ ｉｎｇｔｈｅｎｕｃｌｅａｒａｕｘｉｌｉａｒｙｐｉｐｅｏｆａｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅ ｐｉｐｅｕｎｄｅｒｅａｃｈｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌｏａｄ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｏａｄ，ｍｅ ｃｈａｎｉｃａｌｌｏａｄ，ｅｔｃ．ｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｄｉｃａｔｅｄａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｐｉｐｅｍｅｃｈａｎｉｃｓＰＩＰＥＳ ＴＲＥＳＳｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｐｅｃｉｆｙｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｒａｉｎｆｌｏｗｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎＰＩＰＥＳＴＲＥＳＳ，ａｎｄ ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｆａｔｉｇｕｅｕｓａｇｅｆａｃｔｏｒｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈＳ－Ｎ ｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓｏａｓｔｏｐｅｒｆｏｒｍ ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｉｎｆｌｏｗｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｎｕｃｌｅａｒａｕｘｉｌｉａｒｙｐｉｐｅ；ｆａｔｉｇｕｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｕｓａｇｅｆａｃｔｏｒ
雨流计数法
疲劳分析中的雨流计数法这种方法的突出特点是根据所研究材料的应力-应变之间的非线性关系来进行计数，亦即把样本记录用雨流法定出一系列闭合的应力-应变滞后环。
参看图1，把应变-时间历程样本记录转过90°，时间坐标轴竖直向下，样本记录犹如一系列屋面，雨水顺着屋面往下流，故称为雨流法。
雨流法有下列规则：（ⅰ）雨流在试验记录的起点和依此在每一个峰值的内边开始，亦即从1，2，3…等尖点开始。
（ⅱ）雨流在流到峰值处（即屋檐）竖直下滴，一直流到对面有一个比开始时最大值（或最小值）更正的最大值（或更负的最小值）为止。
（ⅲ）当雨流遇到来自上面屋顶流下的雨时，就停止流动。
（ⅳ）如果初始应变为拉应变，顺序的始点是拉应变最小值的点。
（ⅴ）每一雨流的水平长度是作为该应变幅值的半循环计数的.在图1中，雨流法从1点开始，该点认为是最小值。
雨流流至2点，竖直下滴到3与4点幅值间的2ˊ点，然后流到4点，最后停于比1点更负的峰值5的对应处。
得出一个从1到4的半循环。
下一个雨流从峰值2点开始，流经3点，停于4点的对面，因为4点是比开始的2点具有更正的最大值，得出一个半循环2-3。
第三个流动从3点开始，因为遇到由2点滴下的雨流，所以终止于2ˊ点，得出半循环3-2ˊ。
这样，3-2和2-3就形成了一个闭合的应力-应变回路环，它们配成一个完全的循环2′-3-2。
下一个雨流从峰值4开始，流经5点，竖直下滴到6和7之间的5ˊ点，继续往下流，再从7点竖直下滴到峰值10的对面，因为10点比4点具有更正的最大值。
得出半循环4-5-7。
第五个流动从5点开始，流到6点，竖直下滴，终止于7点的对面，因为7点比5点具有更负的极小值。
取出半循环5-6。
第六个流动从6点开始，因为遇到由5点滴下的雨滴，所以流到5ˊ点终止。
半循环6-5与5-6配成一个完全循环5ˊ-6-5，取出5ˊ-6-5。
第七个流动从7点开始，经过8点，下落到9-10线上的8ˊ点，然后到最后的峰值10，取出半循环7-8-10。
雨流计数法-1
雨流计数法的基本原理
雨流计数法（又叫塔顶法）是目前在疲劳设计和疲劳试验中用的最广泛的一种计数方法，是变程计数法的一种。
雨流计数法如果计及平均值和变程对——均值法得到的计数结果完全相同。
雨流计数法与变程对——均值计数法一样具有比较严格的力学基础，计数结果介于峰值法和变程法之间，提供比较符合实际的数据。
雨流法是建立在对封闭的应力——应变迟滞回线逐个计数的基础上，因此，该方法能够比较全面的反映随机载荷的全过程。
由载荷——时间历程得到的应力——应变迟滞回线与造成的疲劳损伤是等效的，因此，工程界认为雨流法反映了材料的应力——应变行为。
雨流计数的快速实现方法
俊 （９ ５ １８ 一）， ， 士研 究生。研 究方 向： 固 男 硕 为
体力学 ， 复合材料疲劳性能。Ｅｍａ ：ｙｕ ｇｒ ６ ．ｏ — ｉ ｚ ｏｎｅ＠１３ ｅｍ。 ｌｊ
一 ，≥ 一 ２ 一 ≥ 一 ２ （） １２ Ｐ １ １３ Ｐ １ １４ １ １３ Ｐ １１ Ｐ Ｐ Ｐ 且 Ｐ
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第 ８卷
第 １期 ３
２０ ０ ８年 ７月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ １ ８ Ｎｏ １ Ｊ ｌ ２ ０ ｏ． ．３ ｕｙ ０８
１７ —８９ ２０ ） ３３４ ．５ ６ １１ １ （０ ８ １—５４ ０
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｃ ｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ
／４ ＂
图１ ７种满 足计数条件的峰谷值形式
讨论却 非 常 有 限。本 文 以 四峰 谷 值 雨 流 计 数 法 为
基础 ， 绍 了雨 流计数 的快速 实现方 法 。 介
将这 ７种 峰谷值形 式综合起 来便 能得 到对 ４个 连续 的峰谷值 点 Ｐ Ｐ Ｐ Ｐ 进 行 雨 流计 数 的 。， ， ，，
整 的 循 环 ，且 其 幅 值 为
为 。
所引起 的损伤 不为 小 的迟 滞 回线 截 断所 影 响 ， 构 将
成小 迟滞 回线 的较 小 循 环 从 整 个 应 变 时 间 历 程 中
依次 取 出 ， 而得 到与 变 幅循 环 载荷 作 用下 的应 力 从 应变 相应 相 一致 的 循 环计 数 结 果 。与 其 他 计 数 法 相 比， 该方 法 更 为 简单 准 确 ， 而 得 到 了 广 泛 的 应 因
雨流计数法计算实例
雨流计数法计算实例雨流计数法（Rainflow Counting Method）是一种用于计算疲劳载荷的方法，适用于结构、材料等领域的疲劳寿命预测。
它可以将复杂的载荷历程转化为等效疲劳载荷循环，从而进行疲劳寿命的估算。
雨流计数法的基本原理是将载荷历程分解为一系列互不重叠的载荷循环，然后统计每个循环的幅值和次数。
主要的步骤包括载荷振幅范围的计算、载荷循环的识别和载荷循环的计数。
首先，对于给定的载荷历程，需要先进行滤波处理，去除高频成分。
然后将载荷历程进行幅值统计，即计算每个采样点的载荷振幅。
这里需要注意的是，振幅的计算通常选取主方向的振幅，即载荷历程在主方向上的振幅。
接下来是载荷循环的识别，这一步是找到载荷历程中的正循环和负循环。
正循环是载荷由最小值变为最大值再返回最小值的部分，负循环则相反。
一个完整的载荷循环包含了一个正循环和一个负循环。
为了准确识别载荷循环，通常采用峰谷顶点法或升序降序法。
峰谷顶点法是通过找出载荷历程的峰值和谷值，并将它们连线，然后通过顶点来确定循环的开始和结束点。
顶点是指一个峰或一个谷与其相邻的两个谷或峰之间的交点。
升序降序法则是通过找出历程中的最大值和最小值，然后确定其出现的顺序来识别循环。
最后是进行载荷循环的计数。
计数的原则是：当载荷循环的幅值和次数已经记录过时，相同的循环不再计数。
这一步可以利用一个循环计数矩阵来实现。
根据循环的幅值和次数，循环计数矩阵可以记录下所有不重复的循环。
除了基本的步骤外，还有一些改进的雨流计数法方法，如修正的雨流计数法、多重指标的雨流计数法等。
修正的雨流计数法在传统的雨流计数法基础上考虑了载荷历程的非线性特性，能更准确地估算疲劳寿命。
多重指标的雨流计数法则是引入了多个载荷指标，以更好地描述载荷循环。
总而言之，雨流计数法是一种有效的计算疲劳载荷的方法，通过将复杂的载荷历程转化为等效的载荷循环实现疲劳寿命预测。
其基本步骤包括滤波处理、载荷振幅的计算、载荷循环的识别和计数。
雨流计数法python程序-概述说明以及解释
雨流计数法python程序-概述说明以及解释1.引言1.1 概述雨流计数法是一种用于疲劳寿命预测和分析的有效方法，通过对加载历史数据进行循环计数和幅值计算，可以较准确地评估结构在长期循环加载下的疲劳性能。
本文将介绍如何使用Python语言实现雨流计数法，以及通过编写程序实现对加载数据的分析。
在本文中，我们将首先介绍雨流计数法的基本原理和步骤，以及其在工程实践中的应用。
接着，我们将详细讲解如何使用Python编写雨流计数法的程序，包括加载历史数据、循环计数和幅值计算等关键步骤。
最后，我们将通过示例程序和结果分析展示程序的运行效果，以及如何利用计算得到的结果进行疲劳寿命预测。
通过本文的阅读和实践，读者将了解雨流计数法的实现原理和方法，以及如何通过编写Python程序实现对加载数据的有效分析。
同时，本文也将对雨流计数法在工程实践中的应用进行总结和展望，为读者提供更深入的思考和研究方向。
1.2 文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
其中引言部分将介绍雨流计数法的概念和重要性，以及文章的目的和结构安排。
正文部分将详细介绍雨流计数法的概述和原理，以及通过Python实现雨流计数法的方法。
最后，结合示例程序和结果分析，展示雨流计数法在实际工程中的应用和效果。
结论部分将对整篇文章进行总结，探讨雨流计数法的应用价值，并展望其在未来可能的发展方向。
整个文章结构严谨，内容丰富，旨在为读者提供全面的雨流计数法Python程序知识。
1.3 目的本文的主要目的是介绍如何使用Python编程语言实现雨流计数法。
雨流计数法是一种用于疲劳寿命预测和结构健康监测的重要方法。
通过本文的学习，读者可以了解到雨流计数法的基本原理和实现步骤，掌握如何利用Python编写程序进行雨流计数的计算。
在实际工程应用中，雨流计数法可以帮助工程师准确评估结构的疲劳寿命，预测可能出现的疲劳破坏情况，从而及时采取必要的维护和修复措施，保障结构的安全运行。
雨流计数法excel
雨流计数法excel雨流计数法（Rainflow Counting Method）是一种用于疲劳寿命预测和疲劳分析的方法。
它的应用范围广泛，可以用于工程结构、材料研究、机械设备等领域。
在这篇文章中，我们将详细介绍雨流计数法在Excel中的应用。
雨流计数法的基本原理是将应力或应变时间历程分解为一系列循环载荷，然后对这些循环进行计数和分析。
它的核心思想是将复杂的应力或应变历程简化为一系列疲劳循环，从而减少分析的复杂度。
在Excel中，我们可以利用一些函数和工具来实现雨流计数法。
首先，我们需要将应力或应变时间历程数据导入Excel表格中。
可以使用Excel的数据导入功能，或者手动输入数据。
确保数据准确无误后，我们可以开始进行雨流计数的操作。
雨流计数的第一步是将原始数据进行平滑处理，以去除噪声和杂波。
可以使用Excel的平滑函数或滤波器来实现这一步骤。
平滑后的数据更易于分析和计数。
接下来，我们需要确定循环的起点和终点。
循环的起点是一个应力或应变极值点，而终点是下一个应力或应变极值点。
在Excel中，我们可以使用MAX和MIN函数来找到极值点，并使用IF函数来确定起点和终点。
一旦确定了循环的起点和终点，我们可以使用一个循环计数器来计数循环的个数。
可以使用Excel的循环函数或宏来实现这一功能。
计数器将循环的起点和终点相连，并自动计数。
计数完毕后，我们可以得到一系列疲劳循环的振幅和次数。
振幅表示循环的幅值大小，次数表示该幅值出现的次数。
可以使用Excel 的排序和计数函数来对振幅进行排序和统计。
我们可以根据振幅和次数绘制疲劳循环图。
可以使用Excel的图表功能来绘制柱状图或曲线图。
图表可以直观地展示不同振幅下循环的次数，帮助我们分析疲劳寿命和疲劳强度。
除了基本的雨流计数法，我们还可以在Excel中进行一些扩展和改进。
例如，可以结合统计分析和概率分布函数，对疲劳循环进行更精确的预测。
可以使用Excel的统计函数和概率分布函数来实现这一功能。
雨流计数法的应用课件
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• 首先应明确有限元模型对几何模型进行了离散化。 这就使几何模型与有限元模型产生了差异。
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• 过盈配合所致的接触分析的难点在于如何确定初 始接触状态。初始接触状态设置得不对，会导致 错误的计算结果或者不准确的计算结果
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• 因此若想通过几何来模拟过盈配合，应该尽量细 化接触面的网格，但同时也增加了计算量。
• 缩减法。通过主自由度及缩减矩阵压缩问题规模。 在主自由度的位移被计算出来后，可将解扩展到 完整自由度集上。
• 模态叠加法。通过对模态分析得到的振型乘上一 定的因子然后求和来计算结构响应。
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各方法的优缺点
优点 缺点
完全法
模态叠加法
缩减法
易于使用 允许各种非线性 使用完整矩阵
单一过程计算所有 结果
• 等值数压缩：顺序读入数据，判断i点与i+1点是否 相等，若不相等则储存i点数据；若相等则读入下 一数据。
• 峰谷值提取：顺序读入数据，计算i点数据与i-1点、 i+1点和i点数据的差值相乘。若积小于0，则存储i 点数据，否则读入下一点。
• 无效幅值去除：给定判断条件（如指定数据最大 差程的10%），顺序读入数据，计算计算i点数据与 i-1点、i+1点和i点数据的差的绝对值，如果均大于 等于判定条件，则存储i点数据，否则读入下一点。
不能施加强制非零 在主自由度上
位移
时间步长恒定
只支持简单的点点
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接触
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完全法求解瞬态动力学的问题
• 阻尼比如何确定 • 时间步长的确定，关心的响应频率如何确定？是
C#编写的基于ASTM E1049-85标准的雨流计数法
图 3.剔除非峰谷值点。
2
2.3.用“4 点法”遍历时间序列提取载荷循环
2.3.1 基本概念
从载荷谱中任意取出 4 个连续的点，如果从走势上区分只可能出现如图 3 中所示的两种情况：上升->下降->上升，下降 ->上升->下降。我们把第一种情况 称为升式，第二种称为降式。
3
根据上面的两条定义对图 4 中的 2,3,4 这三种不满足要求的形态进行分析： 形态 2：d 点上升时升得不够高，低于 b 点，不满足定义 a); 形态 3：c 点降得太低，低于 a 点了。不满足 b)。 形态 4：c 点降的太低，d 点升的不够高。既不满足 a)也不满足 b)。
对于上升式是否满足要求的判断，可以总结为一句话： 上升必须升的更高(d 必须高于 b)，下降不能降得太低（c 不能低于 a）。 2)下降式
4
具体方法本文不详细介绍，可参阅相关文献。 2) 按照半循环计数，直接从发散波中提取半循环。 ASTM 标准中对 1),2)两种方法都有介绍。本文按照第 2)种方法对发散波进行处理。
2.4 对发散波进行半循环计数
对剩下的发散波进行半循环计数。半循环计数比较简单。假定最终得到的离 散波剩下 N 个数据点 G1,G2,…GN。每相邻的两个点即可得到一个半循环，于是可 得到(G1, G2),( G2, G3),…,( Gi, Gi+1),….,( GN-1, GN)这样的一组数据对。每个数据对算半 个循环。循环的均值为(Gi+Gi+1)/2，幅值为 abs( Gi-Gi+1)/2，与整循环唯一的差别 就只能算 0.5 个循环。
2.5 对得到的整循环和半循环进行合并
得到的整循环和半循环中会有一些循环的幅值和均值相同。把均值和幅值相 同的循环进行合并。在实际编程的时候，设置一个小的容差值，幅值或幅值的差 值在容差范围内的就认为是相同的。
雨流计数法的应用
首先应明确有限元模型对几何模型进行了离散化。这就使几何模型与有限元模型产生了差异。
过盈配合所致的接触分析的难点在于如何确定初始接触状态。初始接触状态设置得不对，会导致错误的计算结果或者不准确的计算结果
因此若想通过几何来模拟过盈配合，应该尽量细化接触面的网格，但同时也增加了计算量。
速度快模态分析单元载荷（压力、温度、加速度等）可用于瞬态分析得到更平滑、精确的响应曲线允许考虑模态阻尼
比完全法快
缺点
计算费用高
恒定时间步长不能计算非线性，只能包含简单的点点接触不能施加强制非零位移
需要扩展得到完整结果不能施加单元载荷所有载荷必须施加在主自由度上时间步长恒定只支持简单的点点接触
完全法求解瞬态动力学的问题
2
3
1
问题和工作
问题
应用何种方法（完全法、模态叠加法）
时间步长的确定，哪些是关心频率(Δt=1/20f)
模型（装配体、整体分析）
工作
简化模型去掉或等效接触
减少单元数量
设置合适的时间步长
比较X和Y的大小。若X<Y则返回(2)；若X≥Y，则进行(5).
将Y记做一个循环，删除与Y相应的峰谷值，返回(3)。
ANSYS中过盈配合的模拟
有限元中过盈配合的模拟主要有三种方法：通过几何模拟，应用温度法模拟，通过接触设置模拟。
01
02
03
温度法通过给零件施加不同的温度，产生“热胀冷缩”的效应来模拟过盈。
缩减法。通过主自由度及缩减矩阵压缩问题规模。在主自由度的位移被计算出来后，可将解扩展到完整自由度集上。
03
模态叠加法。通过对模态分析得到的振型乘上一定的因子然后求和来计算结构响应。
雨流计数的快速实现方法
1 高 镇 同, 熊峻 江. 疲 劳 可靠 性. 北 京: 北 京航 空 航 天 大 学出 版 社, 2000
2 陈传尧. 疲劳与断裂. 武汉: 华中科技大学出版社, 2002 3 阎楚良, 卓宁生, 高镇同. 雨流法实 时计数模 型. 北京航空 航天大
学学报, 1998; 24( 5) : 623 624 4 熊峻江, 高镇同. 雨流-回线法 及二维疲 劳载荷分 布假设 检验. 航
9 254 663 2 146 3 523 340 163 142 179
0
16. 5636
2 46 120 191 214 16 17 30 29
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22. 0848
0 4 11 5 11 0 1 2 3 0
27. 606
0 1 1 0 2 0 0 0 0 0
33. 1272 38. 6484 44. 1696 49. 6908
进行雨流计数。使用本文的方 法对该载荷时 间历 程进行雨流计数, 最终 得到了 278475 个完整的 循 环。以幅值和均值为参数的计数结果如表 1 所示。 整个计数过程用时较少, 具有较高的计数效率。
表 1 雨流计数结果 (横轴 - 幅值 /M P a, 纵轴 - 均值 /M P a) 单位: 次
毕。这种处理方法使 得雨流计数判定 只向一个方
向进行, 避免回退取点来进行计数判定的情况的出
现, 降低了程序实现的复杂性。
与去除非峰谷值点时类似, 在提取循环时将待 计数的峰谷值序列与计数保留下来的 峰谷值序列
分开进行存放。设 A (m ) 存放的为待计数的峰谷值
序列, B ( n ) 用于存储计数保留下来的峰谷值序列,
( 5) 判定中 B 有几个点, 若为 3个, 则取出一个
雨流计数的快速实现方法
雨流计数的快速实现方法
周俊;童小燕
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2008(008)013
【摘要】以四峰谷值雨流计数法为基础,介绍了雨流计数的快速实现方法.该方法在计数前需要对载荷时间历程进行非峰谷值点的去除和重调整处理.计数过程中将需保留数据单独存放,计数判定点的选取遵循单向选取、循环进行的原则,直至将载荷时间历程全部计数为一系列的全循环.最后以一工程应用实例证明了该方法有着很高的效率.
【总页数】5页(P3544-3547,3558)
【作者】周俊;童小燕
【作者单位】西北工业大学航空学院,西安710072;西北工业大学航空学院、无人机特种技术重点实验室,西安710072
【正文语种】中文
【中图分类】V215.5;O346.2
【相关文献】
1.基于雨流计数法的随机声疲劳寿命估算方法研究 [J], 郭小鹏;沙云东;张军
2.雨流计数法误差详析方法的提出及实例研究 [J], 陈晶;金永兴;肖英杰;毛奇凰;吴华锋
3.雨流计数法在PIPESTRESS软件中的实现方法 [J], 刘美平;刘雪林;潘柳
4.基于雨流计数的航空发动机载荷谱滤波方法 [J], 许聪;孙志刚;陆琪;宋迎东
5.基于雨流计数法的船体结构疲劳损伤评估方法研究 [J], 郑如炎;张昆;田骏
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( 5) 判定中 B 有几个点, 若为 3个, 则取出一个
循环, 其幅 值为: Sa =
A (1) - A ( 0) 2
, 均值为:
Sm
=
A
(
1)
+ 2
A
(
0)
,
计数完毕;
反之,
则将
B
中的点
全部读入 A , 清空 B , 并转 ( 1) , 重新从头开始进行
雨流计数, 直至计数完毕。 需要注意的是, 以上过程中对 B 读入数据都是
将载荷时间历程全部 计数为一系列的全循环。最后以一工程应用实例证明了该方法有着很高的效率。
关键词 雨流计数 载荷时间历程 循环 疲劳
中图法分类号 V 215. 5; O 346. 2;
文献标志 码 A
雨流计数法最初是由 M a tsu ish i和 Endo 等在考 虑了材 料应力 应变行 为而提 出的 一种 计数 方法。 该法认为塑性的存在是疲劳损伤的必要条件, 并且 塑性性质表现为应力 - 应变的迟滞回 线 [ 1] 。在计 数时以完整的循环为疲劳损伤的标志, 假定大变程 所引起的损伤不为小的迟滞回线截断所影响, 将构 成小迟滞回线的较小循环从整个应变 时间历程中 依次取出, 从而得到与变幅循环载荷作用下的应力 应变相应相一致的循环 计数结果。与 其他计数法 相比, 该方法更为简单准确, 因而得到 了广泛的应 用与研究。
2008 年 3月 19 日收到 第一作者简介: 周 俊 ( 1985 ) , 男, 硕士 研究生。研 究方向: 为固 体力学, 复合材料疲劳性能。 E-m ai:l zjyounger@ 163. com。
将这 7种峰谷值形式综合起来便能得到对 4个
连续的峰谷值点 P1 , P 2 , P3 , P 4 进行雨流计数的 判定条件为:
进行雨流计数。使用本文的方 法对该载荷时 间历 程进行雨流计数, 最终 得到了 278475 个完整的 循 环。以幅值和均值为参数的计数结果如表 1 所示。 整个计数过程用时较少, 具有较高的计数效率。
表 1 雨流计数结果 (横轴 - 幅值 /M P a, 纵轴 - 均值 /M P a) 单位: 次
流计数进行前必须对其中的非峰谷值点进行去除。
对载荷时间 历程中的非峰 谷值点进行去 除分
两步来进行, 先是将 其中的连续等值 点的去除, 只
保留其中一个点, 然后再将剩下的非峰谷值点进行
去除。对某个点是否是峰谷值点的判定, 这里采取
的是将该点与前后点分别作差, 通过判定两个差的
符号是否相同来 实现的。对去 除连续等值点 之后
2) 使用四峰谷值计数判定条件进行雨流计数 时, 计数判定点的选取遵循 单向选取、循环进行的 原则, 降低了雨流计数实现的复杂性;
3) 将待处理的数据与需要保留的数据分开存 放可以避免数据反复移位, 大大提高处理效率;
4) 2, 3两种处理方法可相互促进, 同时采用这 两种处理方法能够在降低程序实现复 杂性的同时
空学报, 1996; 17( 3) : 297 301 5 K hosrovan ch A K, D ow ling N E. Fat igue load ing h istory recon struction
based on th e ra in-flow techn ique. International Jou rnal of Fat igu e, 1990; 12 ( 2) : 99 106
第 8卷 第 13期 2008年 7月 1671- 1819( 2008) 13- 3544- 05
交通运输
科学技术与工程
Sc ience T echnology and Eng ineer ing
V o.l 8 N o. 13 July 2008 2008 Sc.i T ech. Engng.
雨流计数的快速实现方法
则循环提取的具体过程如下: ( 1) 将 A 中的第一点读入 B, 并令 m = 2, n = 0;
( 2) 以 B ( n - 1), A (m - 1), A (m ), A (m + 1) 4
个点来进 行 雨流 计 数的 判定。计 算相 邻 点之 差:
Y1 = | A (m - 1) - B ( n - 1) |, Y2 = | A (m ) -
的非首尾点 P i , 若有
(P i - P i- 1 ) (P i - Pi+ 1 ) < 0
( 2)
成立, 则认 为该 点为非 峰谷 值点, 应 将该 点去除。
对于首尾 点, 直 接 认 定其 为 峰 谷值 点, 不 再 进 行
判定。
考虑到载荷时间历程的数据量可能会比较大,
在去除处理时可将待处理数 据和需保留数据 分开
9 254 663 2 146 3 523 340 163 142 179
0
16. 5636
2 46 120 191 214 16 17 30 29
0
22. 0848
0 4 11 5 11 0 1 2 3 0
27. 606
0 1 1 0 2 0 0 0 0 0
33. 1272 38. 6484 44. 1696 49. 6908
存放, 这样在去除处理时就不用进行耗时的数组移
位工作, 从而大大提高处理效率。
2. 2 载荷时间历程的调整
计数前除了要对非峰谷值点进行去除之外, 还
得对载荷时间历程进行调整, 使其满足峰谷值点个
数为奇数且首尾 同为最高峰或者 同为最低谷。经
过这样的调整处理后, 在计数过程中不再需要对载
荷时间历程进行重新调整, 并且计数得到的都是完
2 四峰谷值雨流计数的快速实现
采用四峰谷值雨 流计数法对载荷 时间历程进 行载荷循环计数一般需要经过非峰谷值点的去除、 载荷时间历程的调整和循环的提取 3个步骤。 2. 1 非峰谷值点的去除
雨流计数法处理的是峰谷值依次出现的数据, 而在进行疲劳强度分析时所给出的载 荷时间历程
一般都是仪器记录或者动力学仿真结果, 因此在雨
A (m - 1) |, Y3 = | A (m + 1) - A (m ) | ;
( 3) 若有: Y1 - Y2 0且 Y3 - Y2 0成立, 则取
出一个循环, 其幅值为: Sa =
A (m ) - A (m - 1) 2
,均
值为:
Sm
= A (m)
+ A (m 2
1) , 并令 m
=m+
2; 反之,
指顺序读入。假设调整后的载 荷时间历程峰 谷值 点总量为 C , 则以上循环提取过程的流程图如图 3 所示:
图 3 循环提取流程图
13 期Βιβλιοθήκη 周 俊, 等: 雨流计数的快速实现方法
35 47
3 算例
对某飞行器接头 进行疲劳强度分 析时需要对 有 1321800个数据点的载荷 ( 名义应力 ) 时间历程
1 高 镇 同, 熊峻 江. 疲 劳 可靠 性. 北 京: 北 京航 空 航 天 大 学出 版 社, 2000
2 陈传尧. 疲劳与断裂. 武汉: 华中科技大学出版社, 2002 3 阎楚良, 卓宁生, 高镇同. 雨流法实 时计数模 型. 北京航空 航天大
学学报, 1998; 24( 5) : 623 624 4 熊峻江, 高镇同. 雨流-回线法 及二维疲 劳载荷分 布假设 检验. 航
历程从该点处截断, 将左段的起点与右段的末点对
接, 使新的载荷时间历程首尾皆 为最高波峰 ( 最低
波谷 ) 点。
由于在实际 工程应用中采 样点数量一般 会较
大, 因此对载荷时间历程作以上调整对最终的结果
影响非常小。
35 46
科学技术与工程
8卷
2. 3 循环的提取
使用四峰谷值雨 流计数判定条件 进行循环提
Sm Sa 45. 4996
5. 5212 26
51. 706 2
484
57. 912 8 4 477
64. 119 4 59 185
70. 325 9 185 883
76. 532 5 17 760
82. 739 1 1 239
88. 945 7
522
95. 152 2
738
101. 359
33
11. 0424
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
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0
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0
0
0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
55. 212
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
4 结论
明显提高雨流计数效率。
参考文 献
1) 计数前对载荷时间历程进行调整, 使其最高 波峰或者最低波谷处于峰谷序列的首尾, 可以使载 荷时间历程一次性被全部雨流计数完毕, 得到一系 列的全循环;
增加载荷时间历程的数据容量, 将能更好地反 映结构在工作时所承受载荷, 从而大大提高结构疲 劳强度分析的准确性。然而这将面对一个新问题, 那就是如何准确快速地对大幅增加了 数据量的载 荷时间历程实现雨流计 数。尽管现有 的关雨流计 数法的文献很多, 对这个问 题, 现有的 文献所做的 讨论却非常有限。本 文以四峰谷值雨 流计数法为 基础, 介绍了雨流计数的快速实现方法。
毕。这种处理方法使 得雨流计数判定 只向一个方
向进行, 避免回退取点来进行计数判定的情况的出
现, 降低了程序实现的复杂性。
与去除非峰谷值点时类似, 在提取循环时将待 计数的峰谷值序列与计数保留下来的 峰谷值序列