雨流法課設報告

課程設計

題目：雨流計數法的程式設計及介面設計

院系：軌道交通學院

專業：車輛工程

班級：車輛（卓越）2011-1

小組成員：李永強、彭延忠

廖希、張翼

時間：2014.12.9-2015.1.9

摘要雨流計數法（又叫塔頂法）,是由英國的matsuiski和 endo兩位工程師提出的,是目前在疲勞設計和疲勞試驗中用的最廣泛的一種計數方法，是變程計數法的一種。雨流計數法如果計及平均值和變程對——均值法得到的計數結果完全相同。雨流計數法與變程對——均值計數法一樣具有比較嚴格的力學基礎，計數結果介於峰值法和變程法之間，提供比較符合實際的資料。

雨流法是建立在對封閉的應力——應變遲滯迴線逐個計數的基礎上，因此，該方法能夠比較全面的反映隨機載荷的全過程。由載荷——時間歷程得到的應力——應變遲滯迴線與造成的疲勞損傷是等效的，因此，工程界認為雨流法反映了材料的應力——應變行為。

而對於雨流計數法的處理方法，由於手工計算只能處理一些相對比較簡單的資料，對於比較複雜的資料無法處理，因此要用計算機實現雨流計數法的程式設計。本文利用matlab程式設計技術及圖形介面設計，以實現資料的簡單化處理。

關鍵詞：雨流計數法疲勞程式設計介面

目錄一. 概念 4

二.設計思路 5

1. 資料壓縮 5

2.迴圈數提取 6

三．設計所用軟體 7

軟體 7

visio編流程圖軟體 9

軟體 10

四.設計內容 10

1.程式設計 10

2.介面設計 12

五．設計結果 12

六．結論 13

參考文獻 14

附錄 15

雨流計數法的程式設計及介面設計

最早的雨流計數原則出現在「圖形法」的應用中。從表面看上去好象雨流從載荷的峰谷處流下一樣 ,凡起始於波谷(峰 )的雨流遇到比它更低的谷(峰 )值便停止 ,即上一段雨流被下一段雨流「截斷」而形成乙個全迴圈,這個原則也正是「雨流計數法」命名的由來。

如圖 1,把應變-時間歷程資料記錄轉過 90° ,時間座標軸豎直向下 ,資料記錄猶如一系列屋面 ,雨水順著屋面往下流 ,這種方法就稱為雨流計數法。

圖1雨流法計算機判斷計數模型如圖 2 所示。由於傳統雨流法不能對第2計數階段即發散收斂波進行計數,因此國內外近十幾年不斷發展和研究雨流法計數模型 , 以便得到與材料的應力-應變遲滯迴線完全封閉相一致的計數模型。

圖2 計算機判斷計數模型

用計算機進行處理時 ,通常有兩種判別表示式 :

xi ≤ xi+2 xi+ 1 ≤ xi+3

xi ≥ xi+2 xi+ 1 ≥ xi+3

。雨流計數法在程式中的實現方法分為資料壓縮和迴圈數提取兩個步驟完成。

資料壓縮就是把原始的實驗資料處理成便於計取迴圈數的陣列,它包括峰谷值檢測和無效幅值去除。

（1）峰谷值檢測是資料壓縮的基本內容之一,就是把資料中的峰谷值提取出來作為下一步資料處理的陣列。在這一過程中,為避免在峰谷值提取時產生影響應先將相鄰的等值數壓縮(即把相同數值的保留乙個) ,然後再提取峰谷值。設待處理陣列為e(n) ,所得陣列為f(n) ,i 和j 分別為兩個陣列元素的編號(以下的流程圖中不再宣告)。

在相鄰等值數壓縮中(如圖) ,菱形框的判斷條件是前後兩個元素是否不相等,若為真值留下這個數,否則將繼續下乙個數的判斷,直到最後乙個數為止。這樣當遇到相等數時,取下的是其中的第乙個數值。在峰谷值檢測時(如圖) ,判斷條件是相鄰數字的差的乘積是否大於零(即是否同號) ,若為真值時就說明e(i)同時大於(或小於)兩邊的數字,則e(i )就是峰(或谷)，否則繼續。

（2）無效幅值去除就是將幅值很小的點去除。

具體過程如下圖2：

圖2通常情況下分一次雨流計數、對接和二次雨流計數三個步驟完成,對於不同的波形要根據實際情況來定,比如: 高均值偏態波形只需一次雨流計數就可完成。

1)一次雨流計數是從壓縮處理過的資料中提取迴圈,並記錄其特性值,如峰值、谷值、幅值等。我這裡使用的方法,是按雨流計數法規則加上個人的理解總結的一點規律——稱之為「四點法」,而且在程式中實現起來也比較容易。如圖4所示,在陣列中能提取出迴圈的形式也不過這兩種,若滿足a大於等於b並且b小於c時就可以認為提取乙個迴圈(圖中構成三角形的部分) ,同時去除e[i ]和e[i - 1]兩點,否則記錄下e[i]這一點。

這樣對這個陣列反覆判斷就可以取出所有的迴圈和記錄所剩的各點。這種判斷適用於四個點組成的各種情形,確保了迴圈提取的正確性,使程式的可靠性大大增加。具體的實現方法參見圖5提取迴圈的流程圖。

流程圖中,開始的c= 0和下邊的c=b是對程式一點化,「四點法」其實只用了三個點,這樣就把上一次計算過的|e(i - 1) - e(i )|作為本次的|e(i- 1)- e(i- 2)|; s1乙個是否有迴圈的標誌,可在圖5的後加上乙個s1是否等於零的判斷,若等於零則說明一次雨流計數的迴圈全部提出,否則繼續執行圖5的全過程; s是記錄雨流計數提取迴圈的總個數。

圖32)對接 (又稱波形封閉處理 )是最終完成迴圈計數的必要手段 ,主要內容是對波形的首尾點進行取捨的簡化處理。

3)二次雨流計數是將完成對接的波形繼續提取迴圈直到剩下三個點 (即是陣列中最值構成的整迴圈 )為止。程式中實現也很簡單 ,只需將對接完成的陣列放入一次雨流計數中就行了。

圖4在設計中用到的是matlab的程式設計技術及其圖形介面功能。其介面如下：

圖5主介面

圖6程式設計介面

圖7 圖形設計介面

圖8matlab編寫雨流計數法程式時，先用microsoft visio軟體畫出實現雨流計數法的流程圖，如圖2,4。然後用matlab的script程式設計，其中程式包括相同點的去除，波峰波谷值的檢測，迴圈數的提取。雨流法程式如下：

e1=xlsread('.xls','sheet1');

[n,m]=size(e1);

j=1;

for i=1:m*n;

e(j)=e1(i);

j=j+1;

end axes(

plot(e,'red');

i=1; j=1;

while (i~=n*m-1)

if e(i)~=e(i+1)

f(j)=e(i);

else

f(j)=e(i+1);i=i+1;

endj=j+1;i=i+1;

endf(j)=e(i);

axes(

plot(f,'blue');

j=1;ap=0;

[x,y]=size(f);

if(x*y<=10)

for i=1:x*y

ap=f(i)+ap;

endap=ap/(x*y);

set('string',num2str(ap));

else

j=2;

[n,m]=size(f);

for i=2:n*m-1

a=(f(i)-f(i-1));

b=(f(i)-f(i+1));

if a*b>0

f1(j)=f(i);j=j+1;

endendf1(1)=f(1);

f1(j)=e(i+1);

axes(

plot(f1,'blue');

[success,message]=xlswrite('í.xls',f','sheet1');

[success,message]=xlswrite('í.xls',f1','sheet2');

k=1;j=1;

[n,m]=size(f1);

for i=1:n*m-4

c=abs(f1(i)-f1(i+1));

b=abs(f1(i+2)-f1(i+1));

a=abs(f1(i+3)-f1(i+2));

if (b<=a&c>b)

a(k)=abs(f1(i+3)-f1(i));

k=k+1;

b(j)=f1(i+3);i=i+2;

else

b(j)=f1(i);

endj=j+1;

endj=2;

[n,m]=size(b);

for i=2:n*m-1

a=(b(i)-b(i-1));

b=(b(i)-b(i+1));

if a*b>0

b1(j)=b(i);j=j+1;

endendb1(1)=b(1);

b1(j)=b(i+1);

[success,message]=xlswrite('í.xls',b1','sheet3');

[n,m]=size(b1);

axes(

plot(b1','black');

[a,b]=size(a);

ap=0;

for i=1:n*m-1

a(a*b+i)=abs(b1(i)-b1(i+1));

endaxes(

plot(a','green');

[x,y]=size(a);

for i=1:x*y

ap=a(i)+ap;

endap=ap/(x*y);

set('string',num2str(ap));

[success,message]=xlswrite('í.xls',a','sheet4');

雨流法課設報告

DSP課設報告

《plc》課設報告

課設報告樣本

雨流法課設報告

DSP課設報告

《plc》課設報告

課設報告樣本

相關推薦