雨流计数的快速实现方法

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1、万方数据第8卷第13期2008年7月1671—1819(2008)13-3544·05科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringV01．8No．13July2008⑥2008Sei．Tech．Engng．交通运输雨流计数的快速实现方法周俊童小燕1(西北工业大学航空学院，无人机特种技术重点实验室1，西安710072)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

2、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V215．5；0346．2；文献标志码A雨流计数法最初是由Matsuishi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一应变的迟滞回线H]。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

3、简单准确，因而得到了广泛的应用与研究。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。2008年3月19日收到第一作者简介：周俊(1985一)，男，硕士研究生。研究方向：为固体力学，复合材料疲劳性能。E—mail：zjyounger@163．com。1四峰谷值雨流计数法由雨流计数的规定⋯

4、可知，对于四个连续的峰谷值点P。，P：，P，，P。，只要符合如图l所示的7种峰谷形式中的任意一种，都可以从中取出一个完整的循环，且其幅值为卫生÷型，均值喝P2+P3一，了2。‘阢∥讼／'V(d)(e)(f)(0图17种满足计数条件的峰谷值形式将这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。，P2，P3，P4进行雨流计数的判定条件为：B—PlJ≥JP3～Bl且f只一己f≥JB—只J(1)万方数据13期周俊，等：雨流计数的快速实现方法载荷图2发散收敛波通过以上计数条件的计数过程之后，可能会遗留下如图2所示的发散收敛波。按照以上计数判定条件，此种波形已经无法再构成

5、完整的循环。然而，这种发散收敛形状的载荷事实上是会对构件造成疲劳损伤的，这说明在这种形状的载荷时间历程里还存在着完整的循环，对此必须采取其他的措施。考虑到雨流计数法的假定，即大循环的保留不为小循环的取出所影响，不难知道如果载荷时间历程中最高波峰或者最低波谷处在载荷时间历程的首尾，则无论计数进行到什么阶段，剩下的峰谷点组成的波都将不会是发散收敛波。这意味着在雨流计数剩下波峰波谷中总能找到满足四峰谷值计数判定条件的4个连续的峰谷值，这样计数便能不断进行下去，直至最终对该载荷时间历程计数完毕。四峰谷值雨流计数法在雨流计数进行之前就对载荷时间历程进行调整，将载荷时间历程从最高

6、波峰或者最低波谷处进行截断，使其首尾相接，这样便能实现一次性对整个载荷时间历程进行完雨流计数。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

7、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的非首尾点Pi，若有(只一只一。)(P；一P川)<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