( 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
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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