2021-05-11⾬流计数法的matlab代码实现，三点法四点法修正
版
2020年10⽉份左右因为课程原因接触了⼀下⾬流计数法，该⽅法⽤于疲劳循环次数的计数，因为⽹上有很多原理和代码，我也懒得码字，把⾃⼰的课程报告发出来给⼤家参考⼀下。
这是我的课程报告。
⼀.题⽬
疲劳随机载荷的量化与模拟，以及⾬流计数⽅法在Matlab中的实现，提供报告、可执⾏程序代码及结果分析。
①疲劳随机载荷的概念、量化、模拟及⽣成；
②⾬流计数法的原理、流程及Matlab实现；
③上述疲劳随机载荷的⾬流计数与统计分析。
⼆.疲劳随机载荷
2.1概述
疲劳破环是机械构件中常见的现象，据统计机械中的有80%的零部件损坏于疲劳破坏， 因此对构件可靠性及使⽤寿命的研究就⾄关重要。在交变应⼒⼯作下的构件，其破坏形式与 静载荷作⽤下截然不同。在交变应⼒下，构件内的最⼤应⼒虽低于材料的屈服极限，但经长 期交变应⼒作⽤之后，虽然是塑性较好的材料，断裂前没有明显的性变形，也会出现突然断 裂。
⽬前对破坏原因的分析是，由于构件外部形状中的突变及材料不均匀等原因，使构件某些局部的应⼒特别⾼，在长期交变应⼒作⽤下，应⼒⾼的点或材料有缺陷的点逐渐形成了⾮常细微的裂纹——疲劳源，裂纹尖端处严重应⼒集中，促使裂纹逐渐扩，当裂纹扩展到⼀定程度，在偶然的超载冲击下，构件就会发⽣突然脆性断。如果材料经受的重复应⼒值低于某特定值便不再发⽣破坏，便将该特定值称为持久极限。
近代的运输机械、农机和通⽤机械等它们所承受的载荷多是随机性的。各种机械零部件在随机载荷作⽤下的疲劳强度问题，在国内外已引起⼴泛的重视。近年来，在航空、汽车、农机、铁道等⾏业已作了⼤量的研究⼯作。所谓载荷谱是客观反映零部件或构件在各种⼯况下承受载荷（或应⼒）与它出现的累积频次关系图，疲劳随即在和谱表⽰随机载荷的统计特性。载荷谱不仅是疲劳强度计算的依据，也是模拟试验加载的依据。
2.2载荷的⽣成与处理
matlab直方图使⽤Matlab代码Load=randi([-300,300],n,1)，可以⽣成n个随机载荷，图1和图2是⽣成的载荷图以及经过处理后的载荷图
图1-三点法处理后的数据
图2-四点法处理后的数据
CSDN参考的代码中，数据的处理会在出现图3的情况时，在后续的⾬流计数中会出现错误，需要修正。
图3-有问题的数据
三.⾬流计数法
3.1概述
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：⼀⽅⾯，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；另⼀⽅⾯，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。
利⽤实时测量系统进⾏⾬流法测试，可对铁路钢轨、桥梁、机车、飞机、坦克、汽车和⽔下航⾏器等进⾏现场实时动态测量，获得⼤量载荷数据，运⽤⾬流计数法等随机数据处理⽅法获得统计数据，从⽽可依此编制疲劳载荷谱，确定材料疲劳损伤的程度，计算疲劳寿命。进⾏疲劳设计、安全评价等运⽤这种测试⽅法，可⽴即得到测试结果，这将减轻测试⼈员的 劳动强度，缩短测试周期，降低测试费⽤，解决了复杂构件的试验问题。
⾬流计数法⼜可称为“塔顶法”，是由英国的Matsuiski和End两位⼯程师提出的，距今已有50多年。⾬流法取垂直向下的坐标表⽰时间，横坐标表⽰载荷。这时的应⼒-时间历 程与⾬点从宝塔向下流动的情况相同，因⽽得名。⾬流法的⼒学依据是转换后的塑性功相等。
⾬流法是⽬前国内外最⼴泛的计数⽅法，该⽅法认为塑性的存在是疲劳损伤的必要条件，并且其塑性性质表现为应⼒-应变的迟滞回线。虽然名义应⼒处于弹性范围内，但从局部的、微观的⾓度来看，塑
性变形仍然存在。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。⾬流法的计数 规则为：（1）重新安排载荷历程以最⾼峰值或最低⾕值为起点（视⼆者的绝对值哪⼀个更⼤ ⽽定）；（2）⾬流依次从每个峰（⾕）的内侧向下流，在下⼀个⾕（峰）处落下，直到对⾯有⼀个⽐其起点更⾼的峰值（或更低的⾕值）停⽌；（3）当⾬流遇到⾃上⾯屋顶流下的⾬流时即⾏停⽌；（4）取出所有的全循环，并记录
下各⾃的范围和均值。
图4-⾬流计数法的原理
⾬流计数法的主要功能是把经过峰⾕值检测和⽆效幅值去除后的实测载荷历程数据以
离散载荷循环的形式表⽰出来。
3.2代码分析
①CSDN原始代码中，3点法的执⾏可能会跳不出循环，需要修正。
②四点法的原始代码，在执⾏中有原理上的错误，需要修正，修正后，四点法可以处理的数据如图4所⽰
图5-四点法可以处理的数据
图6-四点法不能处理的数据
四.结果分析
如图5所⽰，为三点法和四点法的均值-幅值-循环次数直⽅图，它们的结果总体⼀致，因为原理和数据
的处理不同，余项会有所区别。
图7-结果
附录：
clear;clc
%% 三点法 %%
fprintf('三点法\n')
tic
%Load=xlsread('G:\桌⾯\随机数');%%在此修改加载的⽂件名，数据格式⼀直才可正确运算%%

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。