主要内容

rainflow

雨流计数用于疲劳分析

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语法

C =雨流(x)
C =雨流(x,fs)
C =雨流(x,t)
C =雨流量(xt)
C =雨流(___, ' ext ')
[c,rm,rmr,rmm] =雨流(___）
[c,rm,rmr,rmm,idx] =雨流(___）
rainflow (___）

描述

c= rainflow (x）返回加载时间历史的周期计数，x，根据ASTM E 1049标准。看到算法获取更多信息。

例子

c= rainflow (x，fs）返回周期为x以一个速率采样fs．

例子

c= rainflow (x，t）返回周期为x采样的时间值存储在t．

例子

c= rainflow (xt）返回存储在MATLAB中的时间历史的周期计数®时间表xt．

例子

c= rainflow (___, ' ext ')的向量指定时间历史记录逆转(峰谷)。“ext”可以与前面的任何语法一起使用。

［c，rm，rmr，rmm] =雨水(___）输出雨流矩阵，rm，和两个向量，rmr而且rmm的行和列的直方图bin边rm,分别。

［c，rm，rmr，rmm，idx] =雨水(___）还返回在输入中标识的倒序的线性下标。

rainflow (___）在没有输出参数的情况下，在当前图中绘制负载反转和雨流矩阵直方图。

例子

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打开实时脚本

生成一个类似于负载历史的信号，由连接已知的等距反转的正弦半周期组成。信号以512赫兹采样8秒。画出极值和信号。

Fs = 512;X = [-2 1 -3 5 -1 3 -4 4 -2];lX =长度(X)-1;Y =选项(X) / 2。* cos(π* (0:1 / fs: 1 - 1 / fs)”)+ (X (1: lX) + X (2: lX + 1) / 2;Y = [Y(:);X(end)];情节(0:lX, X,“o”, 0:1 / fs: lX, Y)

图中包含一个轴对象。axis对象包含2个line类型的对象。

计算周期为数据计数。显示循环计数矩阵。

[c,hist,edges,rmm,idx] =雨流(Y,fs);T = array2table(c，“VariableNames”, {“数”，“范围”，“的意思是”，“开始”，“结束”})
T =7×5表计数范围均值开始结束_____ _____ ____ _____ ___ 0.5 3 -0.5 0 1 0.5 4 -1 2 1 4 1 4 5 0.5 8 1 2 3 0.5 9 0.5 3 6 0.5 8 0 6 7 0.5 6 1 7 8

显示周期计数作为应力范围的函数的直方图。

柱状图(“BinEdges”边缘”,“BinCounts”(嘘,2)总和)包含(的应力范围) ylabel (循环计数的）

图中包含一个轴对象。坐标轴对象包含一个直方图类型的对象。

使用rainflow不带输出参数，以周期平均值和周期范围为函数显示周期的直方图。

rainflow (Y, fs)

图中包含2个轴对象。标题为Load Reversals的Axes对象1包含一个line类型的对象。标题为“雨流矩阵直方图”的Axes对象2包含一个类型为histogram2的对象。

打开实时脚本

生成一个类似于负载历史的信号，由连接已知的、间隔不均匀的反转的正弦半周期组成。信号以10hz采样15秒。画出极值和信号。

Fs = 10;X = [0 13 4 5 6 8 10 13 15];Y = [-2 1 -3 5 -1 3 -4 4 -2 6];Z = [];为k = 1:长度(Y)-1 x = x (k+1)-X(k);z = (Y (k + 1) - Y (k)) * cos(π* (0:1 / fs: x - 1 / fs) / x) + Y (k + 1) + Y (k);Z = [Z Z /2];结束Z = [Z Y(end)];t = linspace(X(1)，X(end)，length(Z));情节(X, Y,“o”, t, Z)

图中包含一个轴对象。axis对象包含2个line类型的对象。

计算周期为数据计数。显示循环计数矩阵。

[c,hist,edges,rmm,idx] =雨流(Z,t);TT = array2table(c，“VariableNames”, {“数”，“范围”，“的意思是”，“开始”，“结束”})
TT =7×5表计数范围均值开始结束_____ _____ ____ _____ ___ 0.5 3 -0.5 0 1 0.5 4 -1 3 1 4 15 6 0.5 8 13 4 1 6 1 10 13 0.5 9 0.5 4 8 0.5 10 1 8 15

使用rainflow不带输出参数，以周期平均值和周期范围为函数显示周期的直方图。

rainflow (Z, t)

图中包含2个轴对象。标题为Load Reversals的Axes对象1包含一个line类型的对象。标题为“雨流矩阵直方图”的Axes对象2包含一个类型为histogram2的对象。

打开实时脚本

生成一个100赫兹采样的随机信号，持续100秒。将信号及其时间信息存储在时间表中。

Fs = 100;T =秒(0:1/fs:100-1/fs)';X = randn(size(t));TT =时间表(t,x);

显示信号的反转和雨流矩阵。

rainflow (TT)

图中包含2个轴对象。标题为Load Reversals的Axes对象1包含一个line类型的对象。标题为“雨流矩阵直方图”的Axes对象2包含一个类型为histogram2的对象。

打开实时脚本

生成一组类似负载反转的极值。绘制数据图。

X = [-2 1 -3 5 -1 3 -4 4 -2]';情节(X)包含(“样本指数”) ylabel (“压力”）

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个line类型的对象。

计算周期为数据计数。指定输入由已经标识的极值组成。

[C,hist,edges] =雨流(X，“ext”）;

显示周期计数作为应力范围的函数的直方图。

柱状图(“BinEdges”边缘”,“BinCounts”(嘘,2)总和)包含(的应力范围) ylabel (循环计数的）

图中包含一个轴对象。坐标轴对象包含一个直方图类型的对象。

使用rainflow不带输出参数，以周期平均值和周期范围为函数显示周期的直方图。

rainflow (X,“ext”）

图中包含2个轴对象。标题为Load Reversals的Axes对象1包含一个line类型的对象。标题为“雨流矩阵直方图”的Axes对象2包含一个类型为histogram2的对象。

输入参数

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加载时间历史，指定为矢量。x必须有有限的值。

数据类型:单|双

采样率，指定为正的实标量。

数据类型:单|双

时间值，指定为向量，a持续时间数组，或持续时间表示样本之间时间间隔的标量。

例子:秒(0:1/100:1)是一个持续时间代表100赫兹采样1秒的阵列。

数据类型:单|双|持续时间

加载时间历史记录，指定为时间表。xt必须包含递增的有限行次数。时间表必须只包含一个具有有限负载值的数值数据向量。

如果时间表有丢失或重复的时间点，您可以使用中的提示来修复它缺少、重复或不均匀时间的清晰时间表．

例子:时间表(秒(0:4)”,兰德(5、1))以1hz频率采样4秒的随机变量。

数据类型:单|双

输出参数

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周期计数，以矩阵形式返回。c在其列中按以下顺序包含周期信息:计数、范围、平均值、初始样本索引和最终样本索引。看到算法举个例子。如果指定采样率、时间间隔或时间值向量，则最后两列的c包含初始和最终循环时间。如果你打电话rainflow使用时间表作为输入，最后两列表示初始和最终周期时间(以秒为单位)。

Rainflow矩阵。一排排的rm对应周期范围，列对应周期均值。

直方图bin边，作为向量返回。rmr而且rmm的行和列的bin边rm,分别。

倒转的线性指标，作为向量返回。

算法

疲劳分析是研究在周期性应力变化下，物体的损伤是如何累积的。打碎物体所需的循环次数取决于循环振幅。宽带输入激励包含不同幅度的周期，物体中迟滞的存在具有将一些周期完全或部分嵌套在其他周期中的效果。Rainflow计数估计负荷变化周期的数量作为周期振幅的函数。

最初,rainflow将加载历史记录转换为的序列逆转．反转是负载变化符号的局部最小值和最大值。该函数通过考虑序列的移动参考点来计算周期，Z，和具有以下特征的移动有序三点子集:

  1. 第一点和第二点合称Y．

  2. 第二点和第三点合称X．

  3. 在这两个X而且Y时，点在时间上由早到晚排序，但在反转序列中不一定连续。

  4. 的范围的X，表示为r（X)，为第一点振幅与第二点振幅之差的绝对值。的定义r（Y)是类似的。

的rainflow算法如下:

雨流量计数算法

最后，该函数收集不同的周期和半周期，并将它们的范围、均值以及它们开始和结束的点制成表格。这些信息可以用来生成周期的直方图。

考虑一下这个反转序列:

14个反转序列。A的值为- 2,B为1,C为- 3,D为5,E为- 1,F为3,G为- 4,H为J为- 3,K为1,L为- 2,m3, n2, P为6。DE的范围是6,LP的范围是8。

一步 Z 逆转 三个逆转? Y r (Y) X r (X) r(X) < r(Y)? Z在Y中? 行动
1 一个 一个，B，C 是的 AB 3. 公元前 4 没有 是的

  1. 数ABAs½循环。

  2. 丢弃一个．

  3. 集Z来B．
2 B B，C 没有 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 读D．
3. B B，C，D 是的 公元前 4 CD 8 没有 是的

  1. 数公元前As½循环。

  2. 丢弃B．

  3. 集Z来C．
4 C C，D 没有 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 读E．
5 C C，D，E 是的 CD 8 德 6 是的 - - - - - - 读F．
6 C C，D，E，F 是的 德 6 英孚 4 是的 - - - - - - 读G．
7 C C，D，E，F，G 是的 英孚 4 成品 7 没有 没有

  1. 数英孚作为一个循环。

  2. 丢弃E而且F．
8 C C，D，G 是的 CD 8 DG 9 没有 是的

  1. 数CDAs½循环。

  2. 丢弃C．

  3. 集Z来D．
9 D D，G 没有 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 读H．
10 D D，G，H 是的 DG 9 “大酒店” 8 是的 - - - - - - 读J．
11 D D，G，H，J 是的 “大酒店” 8 沪江 7 是的 - - - - - - 读K．
12 D D，G，H，J，K 是的 沪江 7 JK 4 是的 - - - - - - 读l．
13 D D，G，H，J，K，l 是的 JK 4 吉隆坡 3. 是的 - - - - - - 读米．
14 D D，G，H，J，K，l，米 是的 吉隆坡 3. LM 5 没有 没有

  1. 数吉隆坡作为一个循环。

  2. 丢弃K而且l．
15 D D，G，H，J，米 是的 沪江 7 JM 5 是的 - - - - - - 读N．
16 D D，G，H，J，米，N 是的 JM 5 锰 1 是的 - - - - - - 读P．
17 D D，G，H，J，米，N，P 是的 锰 1 NP 4 没有 没有

  1. 数锰作为一个循环。

  2. 丢弃米而且N．
18 D D，G，H，J，P 是的 沪江 7 摩根大通 9 没有 没有

  1. 数沪江作为一个循环。

  2. 丢弃H而且J．
19 D D，G，P 是的 DG 9 全科医生 10 没有 是的

  1. 数DGAs½循环。

  2. 丢弃D．

  3. 集Z来G．
20. G G，P 数据不足 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

数全科医生As½循环。

现在收集结果。

循环计数 范围 的意思是 开始 结束
½ 3. -0.5 一个 B
½ 4 1 B C
1 4 1 E F
½ 8 1 C D
1 3. -0.5 K l
1 1 2.5 米 N
1 7 0．5 H J
½ 9 0．5 D G
½ 10 1 G P

将此结果与运行结果进行比较rainflow关于序列:

Q =雨流([-2 1 -3 5 -1 3 -4 4 -3 1 -2 3 2 6])
Q = 0.5000 3.0000 -0.5000 1.0000 2.0000 2.000 0.000 1.0000 4.0000 1.0000 5.0000 6.0000 0.5000 8.0000 1.0000 3.0000 4.0000 1.0000 3.0000 -0.5000 10.0000 11.0000 1.0000 2.5000 12.0000 13.0000 1.0000 4.0000 7.0000 0.5000 10.0000 1.0000 7.0000 1.000 1.0000 7.0000 14.0000

参考文献

[1] ASTM E1049-85(2017)，“疲劳分析中循环计数的标准实践。”西康肖霍肯，PA: ASTM国际，2011https://www.astm.org/cgi-bin/resolver.cgi?E1049．

扩展功能

另请参阅

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在R2017b中引入

信号处理工具箱文档

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基于MATLAB的深度学习信号处理

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