雨流计数法的应用
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。
雨流计数法在风力发电机组疲劳寿命计算中的应用
雨流计数法在风力发电机组疲劳寿命计算中的应用摘要：本文围绕疲劳寿命计算和雨流计数法展开，详细介绍了对雨流计数原理的理解步骤，对疲劳寿命计算流程做了一个整体的概括，本文旨在讲述雨流计数法统计全循环的步骤。
风电材料设备关键词：雨流计数法风力发电机组疲劳寿命中国1 引文众所周知，风力发电在我国取得了长足的发展和进步。
但是，目前我国还没有完善的技术标准和认证体系。
风电产品的质量是风电设备制造企业的生命线，而建立标准和开展产品检测认证则是保障风电设备质量的有效手段。
因此，我国急需健全、完善和提高风电技术标准和检测认证体系，为风电设备的质量提供保障和监督。
由此可见，建立我国自主的风电机组评价体系和产品的认证机构就显得尤为重要。
建立这些除了需要必要的财力物力之外，还必须要有大批量的掌握结构设计、载荷评估、寿命计算、热力学、振动学等知识的技术人员。
2 疲劳寿命计算结构设计计算或者评估一般要进行极限强度计算、疲劳寿命计算、振动分析、热平衡计算等。
本文主要围绕疲劳寿命计算叙述，根据所进行的分析以及所必须的已知条件，可以把疲劳寿命计算的步骤归纳为以下流程图[1]。
疲劳寿命计算根据载荷谱不同可分为三种情况：恒幅载荷作用下的疲劳寿命计算可以直接利用S-N曲线；变幅载荷下的疲劳寿命计算可以运用MINER理论进行等效计算；随机载荷是个比较复杂的情况，首先要将其转化为恒幅或者变幅载荷谱，然后再进行计算。
疲劳寿命计算的一般方法是：①首先获取相关零件的材料性能、几何形状、加工工艺、装配过程和加载历程等信息，应用有限元结构分析技术（静强度分析）来判断可能发生破坏的位置（即危险点）；然后利用软件后处理来确定在施载荷条件下的局部应力——应变响应；②获取工作载荷谱：对于复杂的加载历程（主要指随机载荷历程），可用循环计数法对载荷进行分析、处理，得出统计规律。
③最后结合零件或材料寿命曲线以及载荷谱进行疲劳寿命分析，以获得疲劳寿命的预计值。
对照分析得到的预计值和设计要求值确定是否修改设计。
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。
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。
雨流计数法的应用
• 无效幅值清除：给定判断条件（如指定数据最 大差程旳10%），顺序读入数据，计算计算i点 数据与i-1点、i+1点和i点数据旳差旳绝对值， 假如均不小于等于鉴定条件，则存储i点数据， 不然读入下一点。
• 推荐经过合理设置接触参数旳措施来进行过盈 配合旳模拟。
• 原理：ANSYS中旳初始接触状态包括两个部分， 节点间旳几何位置和初始侵入量（由参数 CNOF拟定）。若设置求解控制参数 KEYOPT(9)=4，则求解时将不考虑节点旳几何 位置旳影响。接触设置中另一参数为实常数 Icont，用来设置接触面间过盈或间隙旳误差范 围。这么，经过KEYOPT(9)和Icont旳合理设置 就能够经过CNOF来设定过盈量了。
• 以时间为纵轴、载荷为横轴,重新绘制载荷-时 间图。雨流依次从每个峰或谷旳上侧流下,直 到对面有个比其起点更高旳峰值(或更低旳谷 值)后停下；另一侧旳雨流滴下就停止(图c)。
• 谷内雨流遇到上层落下旳来流时立即停止(图c)。 • 统计全部全循环(图d)旳峰值和均值.
雨流计数法在程序中旳详细实施
雨流计数法
• 循环计数法：将不规则、随机旳载荷-时间 历程转化为一系列循环旳措施，称为“循 环计数法”。
• 雨流计数法是其中旳一种。适合以经典载 荷谱段为基础旳反复历程，简朴易行，易 于计算机编程，每个波峰、波谷只计数一 次。
雨流计数法旳原理
• 根据原始旳时间-载荷谱图(图a)重新安排时间载荷谱,以绝对值最大旳点为起点(图b)。
计算费用高
模态叠加法
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 旳响应曲线 允许考虑模态阻尼
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。
雨流计数法在结构疲劳损伤计算中的应用
雨流计数法在结构疲劳损伤计算中的应用作者：李彬来源：《科技视界》2015年第16期【摘要】本文针对结构疲劳损伤问题，采用雨流计数法原理运用Matlab编程工具，研究了三点雨流计数法在早结构疲劳损伤计算中的应用，编写了具体实现程序。
采用Goodman曲线得到泵车臂架的二维载荷谱，结合材料的S-N曲线与Palmgren-Miner线性累积损伤理论计算结构的疲劳损伤，可为结构的健康监测和优化设计提供依据。
【关键词】雨流计数；S-N曲线；二维载荷谱；疲劳损伤0 引言大型机械设备拥有更高的施工效率，能够适应巨型建筑施工的需要，可为施工企业创造更高的经济效益，倍受市场青睐。
然而，大型设备成本高，所受工作载荷大，载荷状态也更加复杂，一旦发生断裂失效事故将造成巨大的经济损失以及人员伤亡，因此对结构件的疲劳损伤进行计算，并对其实施健康监测显得尤为重要。
在结构的断裂事故中，疲劳断裂是最主要最危险的原因之一。
所以，本文选用结构的疲劳损伤大小作为对结构健康状态进行监测的主要参数。
在工程实际中，结构的工作载荷是随着设备的工作状况与使用环境的变化而变化的，是随机载荷。
随机载荷是一种不规则的动载荷、是随时间变化的载荷，在进行疲劳损伤分析时只能使用统计分析方法进行计算。
由于载荷幅值和载荷循环次数是使结构件产生疲劳损伤的主要原因，所以常用计数法进行计算。
计数法的种类很多，如峰值计数、雨流计数等，对于同一工况和载荷运用不同的计数方法，得到的计算结果差别可能很大。
雨流计数是根据材料的应力-应变行为进行的，它得到的载荷循环和材料的应力-应变迟滞回线相一致[1]，该方法能够准确地反映材料的疲劳损伤。
相对其它计数方法，雨流计数法更为精确，因此被广泛运用。
1 雨流计数法的基本原理[2-3]雨流计数法又被称为“塔顶法”在疲劳寿命计算中应用非常广泛。
该方法由英国的Matsuiski 和Endo两位工程师提出，他们认为材料塑性的存在是疲劳损伤的必要条件，并且应力-应变循环的滞回线（如图1）是塑性性质表现的主要形式。
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。
雨流计数法计算实例
雨流计数法计算实例雨流计数法是一种用于疲劳分析的方法，通过对加载历史进行处理，可以得到疲劳加载的等效循环次数。
在工程实践中，准确估计材料的疲劳寿命是至关重要的，因为过度的疲劳加载可能导致结构的失效。
该方法的基本原理是将复杂的加载历史转化为一系列的循环次数和加载幅值，然后根据统计学方法计算等效循环次数。
这种方法对于不规则的加载历史特别有用，因为它可以准确地估计不同加载幅值下的疲劳寿命。
下面举一个简单的例子来说明如何使用雨流计数法计算疲劳寿命：假设有一个加载历史如下：[10, 15, 20, 8, -5, 12, 6, -2, 18, 10, 5, -4]首先，我们需要将加载历史转化为一系列的循环次数和加载幅值。
对于上述加载历史，我们可以得到以下循环列表：- 循环1：[10, 15, 20, 8]- 循环2：[8, -5, 12, 6, -2]- 循环3：[6, -2, 18, 10]- 循环4：[10, 5, -4]然后，我们根据每个循环的加载幅值和次数来计算等效循环次数。
可以使用下面的公式来计算：等效循环次数 = 循环次数 * (加载幅值 / 平均加载幅值)^b其中，b是一个经验系数，通常取值为0.06到0.10，平均加载幅值是所有循环加载幅值的平均值。
假设b取0.06，平均加载幅值为8.3（通过计算所有循环加载幅值的平均值得到），我们可以得到以下等效循环次数：- 循环1：4 * (8 / 8.3)^0.06 = 4- 循环2：5 * (7 / 8.3)^0.06 ≈ 4.77- 循环3：4 * (8 / 8.3)^0.06 ≈ 3.83- 循环4：3 * (6 / 8.3)^0.06 ≈ 2.56最后，将所有等效循环次数相加，得到总的等效循环次数：总的等效循环次数 = 4 + 4.77 + 3.83 + 2.56 ≈ 15.16通过雨流计数法，我们得到了总的等效循环次数，这个数值可以用来估计材料的疲劳寿命。
雨流计数法及其在疲劳寿命估算中的应用
５．８７５ ２６７５ ８９１ ４００ １９４ ６９
２５
４
２
在恒定应力水平下，疲劳寿命分布一般 １１５．３７５ １０１６ ９１
１
０
０
０
０
０
服从对数正态分布，并且由恒定应力下的寿 ２２４．８７５ １３１ ８
０
０
０
０
０
０
命样本，可以计算寿命分布均值和方差［ ７ ］。 ３３４．３７５ １５
０
０
０
０
０
０
０
４４３．８７５ ２
载荷谱［ ３ ］。如果
载荷均值
这个载荷谱是在 工作频次 １ ２ … j … n
用户使用条件下
测量得到的，那
么它就是用户使 载 用条件下的载荷 荷
１ ２ ∶
Sm１ Sa１
Sa２ ∶
Sm２
…
Smj
Smn
谱，如果是在试 幅 车场条件下得到 值
i Sai ∶∶
nij
的，它就是该构 件在试车场条件
（３） 生成不同均幅值载荷下的疲劳寿命表 Nij 把
得到的 Sij 代入式 （３） 中，并根据给定的 P 值查得的
up，从而得到均幅值载荷表中的
N
。如
ij
p
＝ ０．５，up＝
０，由S１ ＝ ９２．１５ ＭＰａ，可得
0 = lg N + 0.003 331× 92.15-6.921 155 0 .196 401 − 0 .000 198 × 92 .15
０
０
０
０
０
０
０
∫ p = 1 − N Nmin
f (N/
S)dN （１）
式中 f（N／ S） 为在应力水平 S 下疲劳寿
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
学习交流PPT
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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。
学习交流PPT
10
• 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
学习交流PPT
11
• 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。
学习交流PPT
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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
学习交流PPT
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
雨流计数法及其在疲劳寿命估算中的应用
计，必须根据已有的材料和零件在个别应力比 r 下疲
用 劳寿命导出不同存活率 p 和各种应力比 r 下的疲劳寿
命的资料。一般说来有 ２ 种方法：一种方法是将载荷
本文采用 Ｇｏｏｄｍａｎ 疲劳经验公式进行转换
Sij
（ ２ ） 进行等寿命转换 按等损伤的原则将非零平
均应力的应力循环等效转换成零平均应力的应力循
实测载荷谱中应力比 r＝（S均值－S幅值）／ （S均值 ＋S幅值）
通 取各种不同的值，在材料机械性能手册中通常只有少 数几个应力比下的疲劳寿命数据。为了进行寿命估
环。 由试验得到 L ＝ １０ ０００ ｋｍ 普通组合路面的均、
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Mining & Processing Equipment
雨流计数法及其在疲劳寿命估算中的应用
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 ３ 期
将表 ５ 中的应变均值和幅值代入式 （６） 中，即可
得到零平均应力的等效应力 Si 值。 如由表 ５ 的 n１１＝ ２，εa１ ＝ ４１０．２５ µε，εm１＝－３２２．６２５ µε，得 S１ ＝ ９２．１５ ＭＰａ。
分布中的各个应力向某一固定的 r 进行转换。由于平
S ＝ Eε
（５）
均应力对累积损伤也有较大的影响，须按等损伤的原
式中，E 为杨氏模量，可查得 E ＝ ０．２１×１０６ ＭＰａ
则将非对称循环等效转换成为零平均应力的对称应力
由式 （４） 和 （５） 得
循环。本文选择将累积频次分布中的各个应力向 r＝－ １ 下进行转换。从而求得不同应循环特征下的疲劳寿 命。具体步骤如下。
ncode雨流计数法导出数据
ncode雨流计数法导出数据ncode雨流计数法是一种用于导出数据为标题的方法，它能够帮助我们更好地组织和呈现文章内容。
在本文中，我们将以ncode雨流计数法为基础，结合人类的视角和情感叙述，为读者呈现一篇内容丰富、流畅易读的文章。
第一部分：介绍ncode雨流计数法在这一部分，我们将向读者介绍什么是ncode雨流计数法，并解释它的原理和应用。
我们将避免使用数学公式或计算公式，并确保文章内容的独一性，避免重复出现。
通过清晰的段落和合理的结构，我们将帮助读者更好地理解和掌握这种方法。
第二部分：ncode雨流计数法在数据分析中的应用在这一部分，我们将探讨ncode雨流计数法在数据分析中的实际应用。
我们将使用丰富多样的词汇来描述这种方法的优势和适用场景，以增强文章的表达效果。
通过以人类的视角进行写作，我们将使读者感到仿佛是真人在叙述，从而更好地理解和应用这种方法。
第三部分：ncode雨流计数法与其他方法的比较在这一部分，我们将对比ncode雨流计数法与其他常用的数据分析方法，例如回归分析、聚类分析等。
我们将以准确无误的语言描述它们的差异和适用场景，避免歧义或误导的信息。
通过使用中文进行准确描述，我们将帮助读者更好地理解这些方法的特点和优势。
第四部分：ncode雨流计数法在实际问题中的应用案例在这一部分，我们将通过一个实际问题的案例，展示ncode雨流计数法在解决问题中的能力。
我们将使用丰富多样的词汇和句式流畅的句子，将读者带入情景，使他们能够深入理解和感受这种方法的实际应用价值。
通过让文章富有情感，我们将增强读者的阅读体验，并使他们更好地理解和接受这种方法。
第五部分：总结和展望在这一部分，我们将对整篇文章进行总结，并展望ncode雨流计数法在未来的发展前景。
我们将避免反复提出同一个问题，并不必过多自我介绍。
通过准确描述和严肃认真的态度，我们将给读者留下一个深刻而有价值的印象。
同时，我们将强调文章的自然度和流畅度，避免让人感觉像机器生成的文章。
马尔可夫矩阵和雨流计数法
马尔可夫矩阵和雨流计数法1. 引言马尔可夫矩阵和雨流计数法是两个在不同领域中应用广泛的概念。
马尔可夫矩阵是一种描述状态转移的数学模型，常用于分析马尔可夫链的行为。
而雨流计数法则是一种用于疲劳分析的方法，主要应用于工程结构的寿命预测。
本文将详细介绍这两个概念及其应用。
2. 马尔可夫矩阵2.1 定义马尔可夫矩阵（Markov Matrix），又称转移概率矩阵（Transition Probability Matrix），是一种描述马尔可夫链状态转移的数学模型。
它由一个方阵表示，每个元素代表从一个状态到另一个状态的转移概率。
2.2 性质•马尔可夫矩阵中每个元素都是非负实数。
•每一行元素之和等于1，表示从某个状态出发的所有可能转移的概率之和为1。
•马尔可夫链可以通过多次乘以马尔可夫矩阵来进行状态转移。
2.3 应用马尔可夫矩阵在许多领域中都有广泛的应用，如： - 自然语言处理：用于语言模型和文本生成。
- 金融市场：用于预测股票价格和市场波动。
- 生物学：用于描述基因转录和蛋白质相互作用等。
3. 雨流计数法3.1 定义雨流计数法（Rainflow Counting Method）是一种用于疲劳分析的方法，主要应用于工程结构的寿命预测。
它通过对载荷历程进行分析，将复杂的载荷过程转化为等效载荷循环次数，从而评估结构的疲劳寿命。
3.2 过程雨流计数法的主要步骤如下： 1. 将载荷历程进行峰谷识别，找出所有峰值和谷值点。
2. 根据峰谷点之间的连线，形成一个或多个闭合循环。
3. 对每个闭合循环进行雨流计数，得到等效载荷循环次数。
4. 将所有等效载荷循环次数累加得到总循环次数。
3.3 应用雨流计数法在结构疲劳分析中应用广泛，如： - 桥梁工程：用于评估桥梁的疲劳寿命。
- 航空航天工程：用于飞机结构的疲劳分析。
- 汽车工程：用于车身和发动机部件的寿命预测。
4. 总结本文介绍了马尔可夫矩阵和雨流计数法这两个在不同领域中应用广泛的概念。
ncode雨流计数法导出数据
ncode雨流计数法导出数据ncode雨流计数法是一种用于疲劳寿命预测和结构可靠性评估的方法。
本文将从标题为导出数据的角度，介绍该方法的原理和应用。
一、什么是ncode雨流计数法？ncode雨流计数法是一种疲劳寿命预测方法，它通过将结构的应力历程转化为等效应力循环数据，进而预测结构在实际工况下的疲劳寿命。
所谓的“雨流计数”是指将应力历程中的应力循环分解为一个个雨流循环，并统计其循环次数，从而确定等效应力循环。
二、数据导出的过程1. 数据采集在进行ncode雨流计数法之前，首先需要采集结构的应力历程数据。
这可以通过传感器等装置实时监测结构的应力变化，并将数据记录下来。
2. 数据处理通过采集到的应力历程数据，我们可以利用ncode雨流计数法将其转化为等效应力循环数据。
具体的数据处理过程包括以下步骤：(1) 雨流循环的提取：将应力历程中的应力峰谷点找出，并以这些点为基础，将应力历程分解为一个个雨流循环。
(2) 循环次数的统计：对每个雨流循环进行统计，记录其循环次数。
(3) 等效应力的计算：根据每个雨流循环的应力幅值和循环次数，计算得到等效应力。
3. 导出数据经过以上的数据处理步骤，我们可以得到每个雨流循环的等效应力数据。
这些数据可以导出为表格或文本形式，以便后续的疲劳寿命预测和结构可靠性评估。
三、ncode雨流计数法的应用ncode雨流计数法在工程实践中有着广泛的应用。
它可以帮助工程师预测结构在实际工况下的疲劳寿命，评估结构的可靠性，并优化结构设计。
具体的应用包括以下几个方面：1. 疲劳寿命评估通过利用ncode雨流计数法提取的等效应力循环数据，结合材料的疲劳性能参数，可以对结构在实际工况下的疲劳寿命进行评估。
这对于确保结构的安全运行和延长其使用寿命具有重要意义。
2. 结构可靠性评估基于ncode雨流计数法提取的等效应力循环数据，可以通过可靠性分析方法，对结构在疲劳载荷下的可靠性进行评估。
这有助于工程师了解结构在使用过程中可能出现的疲劳失效风险，并采取相应的措施进行风险控制。
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各方法的优缺点
优点 缺点
完全法
模态叠加法
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 可以实现在实体上 加载 允许各种非线性 可得到包括瞬态、 稳态的各种响应
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
计算费用高
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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。
• 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。
• 这里主要讨论几何模拟和接触模拟两种方 法。
.
9
• 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。
雨流计数法的算法
• (1)按载荷谱顺序读入数据，直至数据完毕。 • (2)读入下一峰、谷值。若数据完毕，则停
止。 • (3)若数据点数少于3，则返回(2)；若数据点
数大于三，则有最后读入的3点计算变程X 和Y。规定第一点和第二点的差的绝对值为 Y，第二点和第三点的差的绝对值为X。 • (4)比较X和Y的大小。若X<Y则返回(2)；若 X≥Y，则进行(5). • (5)将Y记做一个循环，. 删除与Y相应的峰谷 7
• 雨流计数法在程序中的实现方法将分为数 据压缩、重新排序和循环数提取三个步骤 完成。
.
4
数据压缩
• 数据压缩的目的是将原始的数据进行过滤， 使其只包含波峰波谷值。
• 数据压缩又分为等值数压缩、峰谷值提取 和无效幅值去除三步。
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数据压缩的算法
• 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。
• 以时间为纵轴、载荷为横轴,重新绘制载荷时间图。雨流依次从每个峰或谷的上侧流
下,直到对面有个比其起点更高的峰值(或更 低的谷值)后停下；另一侧的雨流滴下就停 止(图c)。
• 谷内雨流遇到上层落下的来流时立即停止 (图c)。
• 记录所有全循环(图d).的峰值和均值.
2
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3
雨流计数法在程序中的具体实施
.
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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。
• 另外，在进行接触分析时（尤其是可能存 在间隙的情况）建议设置两个载荷步，先 施加较小的载荷，使接触面真正接触，在 施加完全载荷进行计算。
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• 推荐通过合理设置接触参数的方法来进行 过盈配合的模拟。
• 原理：ANSYS中的初始接触状态包含两个部 分，节点间的几何位置和初始侵入量（由 参数CNOF确定）。若设置求解控制参数 KEYOPT(9)=4，则求解时将不考虑节点的几 何位置的影响。接触设置中另一参数为实 常数Icont，用来设置接触面间过盈或间隙 的误差范围。这样，通过KEYOPT(9)和Icont 的合理设置就可以通.过CNOF来设定过盈量 13
• 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 6
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
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缩减法 比完全法快
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
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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？是否只关心比激振力频率小的固有频 率就可以了？ • 是否要分别对整体模型和单隔板模型分别 进行模态分析来修正单隔板模型的边界条 件。（部分模态会丢失，影响结构的响应）
通过几何模拟过盈量（左图）和通过初始偏移量模拟过盈（右图）的结 果对比
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ANSYS中的动力学分析方法
• ANSYS的瞬态动力学分析方法主要有三种： • 完全法（直接积分法）。采用完整的系统
矩阵计算瞬态响应。它是三种方法中功能 最强的，可以处理各种非线性特性，如塑 性、大变形、大应变等。也是耗费资源最 大的。 • 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 15
雨流计数法
• 循环计数法：将不规则、随机的载荷-时间 历程转化为一系列循环的方法，称为“循 环计数法”。
• 雨流计数法是其中的一种。适合以典型载 荷谱段为基础的重复历程，简单易行，易 于计算机编程，每个波峰、波谷只计数一 次。
.
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雨流计数法的原理
• 根据原始的时间-载荷谱图(图a)重新安排时 间-载荷谱,以绝对值最大的点为起点(图b)。
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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 Nhomakorabea.
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