雨流计数法在风力发电机组疲劳寿命计算中的应用
雨流计数法在风力发电机组疲劳寿命计算中的应用
摘要：本文围绕疲劳寿命计算和雨流计数法展开，详细介绍了对雨流计数原理的理解步骤，对疲劳寿命计算流程做了一个整体的概括，本文旨在讲述雨流计数法统计全循环的步骤。风电材料设备
关键词：雨流计数法风力发电机组疲劳寿命中国
1 引文
众所周知，风力发电在我国取得了长足的发展和进步。但是，目前我国还没有完善的技术标准和认证体系。风电产品的质量是风电设备制造企业的生命线，而建立标准和开展产品检测认证则是保障风电设备质量的有效手段。因此，我国急需健全、完善和提高风电技术标准和检测认证体系，为风电设备的质量提供保障和监督。由此可见，建立我国自主的风电机组评价体系和产品的认证机构就显得尤为重要。建立这些除了需要必要的财力物力之外，还必须要有大批量的掌握结构设计、载荷评估、寿命计算、热力学、振动学等知识的技术人员。
2 疲劳寿命计算
结构设计计算或者评估一般要进行极限强度计算、疲劳寿命计算、振动分析、热平衡计算等。本文主要围绕疲劳寿命计算叙述，根据所进行的分析以及所必须的已知条件，可以把疲劳寿命计算的步骤归纳为以下流程图[1]。疲劳寿命计算根据载荷谱不同可分为三种情况：恒幅载荷作用下的疲劳寿命计算可以直接利用S-N曲线；变幅载荷下的疲劳寿命计算可以运用MINER理论进行等效计算；随机载荷是个比较复杂的情况，首先要将其转化为恒幅或者变幅载荷谱，然后再进行计算。
疲劳寿命计算的一般方法是：
①首先获取相关零件的材料性能、几何形状、加工工艺、装配过程和加载历程等信息，应用有限元结构分析技术（静强度分析）来判断可能发生破坏的位置（即危险点）；然后利用软件后处理来确定在施载荷条件下的局部应力——应变响应；
②获取工作载荷谱：对于复杂的加载历程（主要指随机载荷历程），可用循环计数法对载荷进行分析、处理，得出统计规律。
③最后结合零件或材料寿命曲线以及载荷谱进行疲劳寿命分析，以获得疲劳寿命的预计值。对照分析
得到的预计值和设计要求值确定是否修改设计。
3 载荷谱的获取
从风场获取的随机载荷谱（如图2）很不规律，且对于疲劳分析来说有很多可以删除的无效数据，必须要对其进行统计处理；比如用雨流计数法做统计处理，提取出不同幅值，不同平均应力的循环；得到应力幅值和均值后，选择合适的修正方法、疲劳理论、估算方法、和S—N曲线进行疲劳寿命计算。
3.1 计数方法对比
将在风电场所测得的随机的、不规则的载荷时间历程曲线或者数据表转化为一系列循环的计数的方法很多，有峰值计数法、变程计数法和雨流计数法等等。峰值计数法对所有峰值的数目进行统计计数，这种方法夸大了载荷对零件的损伤程度，设计结果会比较保守，不利于节约成本；变程计数法(振幅计数法)考虑了影响零件寿命的振幅因素,但忽略了载荷的静态分量。在波形计数的各种统计法中，被国际上广泛用于疲劳强度设计的是雨流计数法，它被认为最符合材料的疲劳损伤规律[2]。这种方法把整个载荷——时间历程中出现的应力幅范围划分为若干个等差的应力幅级别，然后统计出各级应力幅级别内所出现的循环次数，从而得到载荷——频次曲线等各种形式的载荷的统计结果。中国风电材料设备网
对于雨流计数法，在很多有关疲劳分析的文献中都会有所叙述，但是很多都是照搬原话，对于初步学习载荷谱的技术人员来说，经常看得是模棱两可，一知半解。本文在查阅了诸多文献和论文之后，总结了理解雨流计数法的步骤，清晰易懂。风电材料设备
3.2 雨流计数法
取得随机的时间载荷历程曲线（举例说明，如图3）之后：
①将曲线顺时针旋转90°，把波峰、波谷想象成一系列房檐，让雨水在上面流动，根据雨流迹线来确定载荷循环；
②雨水起流原则：雨水依次在每个峰值或谷值的内侧（相对图3而言）或者上方（相对图4而言）沿着斜率方向流下，如图4所示：第一个雨流从1的内侧（上方）开始，第二个雨流从峰2的内侧（上方）开始，也就是说雨水在屋檐之上流起；
③雨流停止原则Ⅰ：凡是起流于波谷的雨流遇到比它更小的谷值（代数值）便停止，凡是起流于波峰谷的雨流遇到比它更大的峰值（代数值）便停止，如图中的始于波谷1的雨流止于7，而始于波峰2的雨流止于止于6；雨流停止原则Ⅱ：雨流凡是遇到上层房檐留下的雨时就停止，如图中始于波谷5的雨流止于2′，始于波峰4的雨流止于3′，始于波峰8的雨流止于7′，始于波谷13的雨流止于10′；
④根据上面得到的雨流的起点和终点，凡构成一个闭合的雨流迹线的形成一个全循环，取出所有的全循环，并记录它们的峰值或谷值。
⑤以上进行的是雨流计数的第一阶段，得到的结果是一个按照雨流计数法无法继续计数的发散—收敛波，如图5，要继续进行计数，就需要把此波改造成使之能使用雨流计数原则的收敛—发散波，并取出剩余的全循环，这就是雨流计数的第二个阶段。
⑥雨流计数法的全部计数结果，等于这两个阶段计数之和[3]。
3.3 计数程序化风电材料设备
根据雨流计数原理，可以编制计算机程序完成随机载荷时间历程的统计，继而得到载荷谱。目前运用比较广泛的是bladed软件，当然这只是该软件的一项功能。风电材料设备
对于做疲劳寿命分析的技术人员而言，可以运用模块化的软件完成载荷谱的获取；但是对于做载荷谱分析和研究的人员来讲，深刻理解并完全掌握雨流计数是非常必要的。
4 结论
本文针对疲劳寿命计算和雨流计数法展开，详细介绍了对雨流计数原理的理解步骤，对疲劳寿命计算流程做了一个整体的概括，具体理论和实践会在后续的文章中探讨，希望可以对广大结构设计和计算人员起到抛砖引玉的作用。风电材料设备
参考文献
1 王碧石,孙黎,王春秀.风力发电机齿轮箱扭力轴的疲劳分析[J].机械设计与制
造,2009(9):155-157.
2 王宏伟，邢波，骆红云. 雨流计数法及其在疲劳寿命估算中的应用[J].矿山机械，2006(3)：95-97.
3 李怀林.用雨流法计算核电站部件材料在随机载荷下的疲劳损伤[D]. 北京:中国原子能科学研究院硕士学位论文,2001.
作者：孙黎，男，1984年生于山东济南，硕士，主要研究方向为有限元分析、数控技术，现从事风力发电机组齿轮箱的相关工作。
科学计数法试题(卷)含解析
初中数学组卷科学计数法（含答案）一．选择题（共22小题） 3．（2013?益阳）据益阳市统计局在网上发布的数据，2012年益阳市地区生产总值（GDP）突破千亿元大关，达到了1020 6．（2013?资阳）资阳市2012年财政收入取得重大突破，地方公共财政收入用四舍五入取近似值后为27.39亿元，那么这个数值（） 9．（2013?义乌市）2012年，义乌市城市居民人均可支配收入约为44500元，居全省县级市之首，数字44500用科学记数法可表示为（） 10．（2013?宜昌）中国航母辽宁舰是中国人民海军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，满载排水量为67500吨，这个数据用科学记数法表示为（） 16．（2013?襄阳）四川芦山发生7.0级地震后，一周内，通过铁路部门已运送救灾物资15810吨，将15810吨，将15810用科学记数法表示为（） 元．将24000用科学记数法表示为（） 18．（2013?潍坊）2012年，我国财政性教育经费支出实现了占国内生产总值比例达4%的目标，其中在促进义务教育均 毫克可用科学记数法表示为（） 20．（2013?天津）中国园林网4月22日消息：为建设生态滨海，2013年天津滨海新区将完成城市绿化面积共8210000m，将8210000用科学记数法表示应为（）
22．（2013?太原）起重机将质量为6.5t的货物沿竖直方向提升了2m，则起重机提升货物所做的功用科学记数法表示为（g=10N/kg）（） 参考答案与试题解析 一．选择题（共22小题） 亿元，将102000000000用科学记数法表示正确的是（）
6．（2013?资阳）资阳市2012年财政收入取得重大突破，地方公共财政收入用四舍五入取近似值后为27.39亿元，那么这个数值（）
(完整word版)科学计数法练习题-近似数练习
优质文档 人挪活树挪死乘方、近似数、科学计数法 定义：1、乘方的定义：求几个相同因数积的运算。乘方的结果叫做幂。在 a n中a叫做底数，n 叫做指数。 a n读作a的n次方，a n看作是a的n次方的结果时，也可读作a的n次幂。 2、科学记数法的定义：把一个大于10的数记成a n ?10的形式的方法（其中a是整数位只有 一位的数且这个数不能是0）。负整数指数幂：当a n ≠0， 是正整数时， a a n n -=1/ 3、近似数： 有效数字：对于一个数来说：从左边起第一个不是0的数字起，到它的末位止，中间所有的数字都叫做这个数的有效数字。 对于用科学记数法表示的数a n ·10 ，规定它的有效数字就是a中的有效数字。 在使用和确定近似数时要特别注意： （1）一个近似数的位数与精确度有关，不能随意添上或去掉末位的零。 （2）确定有效数字时一定要弄清起始位置和终止位置，初学时可分别做上记号，以免出错。 （3）求精确到某一位的近似值时，只需把下一位的数四舍五入，而不看后面各数位上的数的大小。 4、有理数的混合运算： 注意：（1）要正确掌握运算顺序，即乘方运算叫做三级运算；乘法和除法叫做二级运算；加法和减法叫做一级运算。运算顺序：先三级，后二级，再一级；有括号的先算括号里面的；同级运算按从左到右的顺序； （2）运算中要正确运用符号法则，仍然是关键。 （3）进行运算时要认真审题，除考虑顺序外，还要善于观察题目中各数之间的特殊关系，灵活运用运算律，寻求比较合理的计算方法，简化运算过程。 （4）涉及乘除及乘方运算时，带分数往往化为假分数，小数往往化为分数，结果能约分的要约分。 专题训练八（乘方、近似数、科学计数法） 一、选择题1、118表示（） A、11个8连乘 B、11乘以8 C、8个11连乘 D、8个别1相加 2、－32的值是（） A、－9 B、9 C、－6 D、6 3、下列各对数中，数值相等的是（） A、－32与－23 B、－23与(－2)3 C、－32与(－3)2 D、(－3×2)2与－3×22 4、下列说法中正确的是（） A、23表示2×3的积 B、任何一个有理数的偶次幂是正数 C、－32 与(－3)2互为相反数 D、一个数的平方是 9 4 ，这个数一定是 3 2 5、如果一个有理数的平方等于(－2)2，那么这个有理数等于（） A、－2 B、2 C、4 D、2或－2 6、如果一个有理数的正偶次幂是非负数,那么这个数是（） A、正数 B、负数 C、非负数 D、任何有理数 7、－24×(－22)×(－2) 3=（） A、29 B、－29 C、－224 D、224 8、两个有理数互为相反数，那么它们的n次幂的值（） A、相等 B、不相等 C、绝对值相等 D、没有任何关系 9、一个有理数的平方是正数,则这个数的立方是（） A、正数 B、负数 C、正数或负数 D、奇数 10、(－1)2001＋(－1)2002÷1 -＋(－1)2003的值等于（） A、0 B、1 C、－1 D、2 二、填空题 1、(－2)6中指数为，底数为；4的底数是，指数是； 5 2 3 ? ? ? ? ? -的底数是，指数是，结果是；
科学计数法经典习题
1 （2015长沙）2014年，长沙地铁2号线的开通运营，极大地缓解了城市中心的交通压力，为我市再次获评“中国最具幸福感城市”提供了有力支撑，据统计，长沙地铁2号线每天承运力约为185000人次，则数据185000用科学计数法表示为（ ） A.51.8510? B.41.8510? C.51.810? D. 418.510? （2015?湘潭）在今年的湘潭市“党和人民满意的好老师”的评选活动中，截止到5月底，王老师获得网络点赞共计183000个，用科学记数法表示这个数为_________． （2015?娄底）我国高速公路发展迅速，据报道，到目前为止，全国高速公路总里程约为万千米，万用科学记数法表示为____________． （2015?岳阳）据统计，2015年岳阳市参加中考的学生约为49000人，用科学记数法可将49000表示为_______________. （2015?邵阳）2011年3月，英国和新加坡研究人员制造出观测极限为 000 05米的光学显微镜，其中 000 05米用科学记数法表示正确的是__________________． （2015?郴州）2015年5月在郴州举行的第三届中国（湖南）国际矿物宝石博览会中，成交额高达32亿元，00用科学记数法表示为_______________． （2015?永州）国家森林城市的创建极大地促进了森林资源的增长，美化了城市环境，提升了市民的生活质量，截至2014年．全国已有21个省、自治区、直辖市的75个城市获得了“国家森林城市”乘号．永州市也在积极创建“国家森林城市”．据统计近两年全市投入“创森”资金约为0元，0用科学记数法表示为 ． （2015?湘西州）每年的5月31日为世界无烟日，开展无烟日活动旨在提醒世人吸烟有害健康，呼吁全世界吸烟者主动放弃吸烟，全世界每年因吸烟而引发疾病死亡的人数大约为5400000人，数据5400000人用科学记数法表示为_____________人. (2015张家界)由中国发起创立的“亚洲基础设施投资银行”的法定资本金为100 000 000 000美元，用科学计数法表示为 _____________美元. 14地市，8个地市考查科学计数法。7个地市考查大数字的科学计数法，1个地市考查小数字。7个地市采用填空考查。 加上正负数，共计4种。
雨流计数法matlab程度源代码
% RAINFLOW cycle counting. % RAINFLOW counting function allows you to extract % cycle from random loading. % % SYNTAX % rf = RAINFLOW(ext) % rf = RAINFLOW(ext, dt) % rf = RAINFLOW(ext, extt) % % OUTPUT % rf - rainflow cycles: matrix 3xn or 5xn dependend on input, % rf(1,:) Cycles amplitude, % rf(2,:) Cycles mean value, % rf(3,:) Number of cycles (0.5 or 1.0), % rf(4,:) Begining time (when input includes dt or extt data), % rf(5,:) Cycle period (when input includes dt or extt data), % % INPUT % ext - signal points, vector nx1, ONLY TURNING POINTS!, % dt - sampling time, positive number, when the turning points % spaced equally, % extt - signal time, vector nx1, exact time of occurrence of turning points. % % % See also SIG2EXT, RFHIST, RFMATRIX, RFPDF3D. % RAINFLOW % Copyright (c) 1999-2002 by Adam Nieslony, % MEX function. function rfdemo1(ext) % function rfdemo1(ext) % % RFDEMO1 shows cycles extracted from signal % using rainflow algoritm. % % INPUT: ext - option, number or vectors with turning % points or time history. Default ext=16. %
科学计数法练习题 近似数练习
乘方、近似数、科学计数法 定义：1、乘方的定义：求几个相同因数积的运算。乘方的结果叫做幂。在a n 中a 叫做底数，n 叫做指数。a n 读作a 的n 次方，a n 看作是a 的n 次方的结果时，也可读作a 的n 次幂。 2、科学记数法的定义：把一个大于10的数记成a n ?10的形式的方法（其中a 是整数 位只有一位的数且这个数不能是0）。负整数指数幂：当a n ≠0，是正整数时， a a n n -=1/ 3、近似数： 有效数字：对于一个数来说：从左边起第一个不是0的数字起，到它的末位止，中间所有的数字都叫做这个数的有效数字。 对于用科学记数法表示的数a n ·10，规定它的有效数字就是a 中的有效数字。 在使用和确定近似数时要特别注意： （1）一个近似数的位数与精确度有关，不能随意添上或去掉末位的零。 （2）确定有效数字时一定要弄清起始位置和终止位置，初学时可分别做上记号， 以免出错。 （3）求精确到某一位的近似值时，只需把下一位的数四舍五入，而不看后面各 数位上的数的大小。 4、有理数的混合运算： 注意：（1）要正确掌握运算顺序，即乘方运算叫做三级运算；乘法和除法叫做二级 运算；加法和减法叫做一级运算。运算顺序：先三级，后二级，再一级； 有括号的先算括号里面的；同级运算按从左到右的顺序； （2）运算中要正确运用符号法则，仍然是关键。 （3）进行运算时要认真审题，除考虑顺序外，还要善于观察题目中各数之间 的特殊关系，灵活运用运算律，寻求比较合理的计算方法，简化运算过程。 （4）涉及乘除及乘方运算时，带分数往往化为假分数，小数往往化为分数， 结果能约分的要约分。
科学计数法考试题
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