(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111381796.6 (22)申请日 2021.11.22 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 孙志刚　赵如涛　李亚松　常亚宁　 宋迎东　牛序铭　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 陈国强 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于主成分分析的随机多参数载荷谱 编制方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于主成分分析的随机 多参数载荷谱编制方法， 以构 件多参数实测载荷 谱为基本编谱 数据， 利用主成分分析方法将多参 数随机载荷化为几个相互独立的载荷历程， 即多 参数主成分载荷历程， 再对其进行峰谷值提取处 理得到主成分载荷的峰谷值序列和非峰谷值点 集合， 进行雨流循环计数以获取主成分载荷历程 的雨流循环矩阵， 由此雨流循环矩阵进行载荷历 程重构并随机插入非峰谷值点 以获得主成分载 荷重构历程， 对主成分载荷历程的线性解算， 就 能反推获得新的多参数随机载荷谱。 本发明实现 随机多参数载荷谱编制过程的多参数载荷相关 关系、 多轴损伤信息的充分考虑， 为工程实际复 杂机械构 件的疲劳损伤分析、 多轴疲劳试验提供 了基础。 权利要求书4页 说明书8页 附图10页 CN 114139307 A 2022.03.04 CN 114139307 A 1.一种基于主成分分析的随机多参数载荷谱编制方法， 其特征在于， 以构件多参数实 测载荷谱为基本编谱数据， 利用主成分分析方法将多参数随机载荷化为几个相互独立的载 荷历程， 即多参数主成分载荷历程， 再对其进行峰谷值提取处理得到主成分载荷的峰谷值 序列和非峰谷值点集合， 进行雨流循环计数以获取主成分载荷历程的雨流循环矩阵， 由此 雨流循环矩阵进 行载荷历程重构并随机插入非峰谷值点以获得主成分载荷重构历程， 对主 成分载荷历程的线性 解算， 就能反推获得新的多参数随机载荷谱。 2.根据权利要求1所述的基于主成分分析的多参数试验谱编制方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： (1)针对复杂机械构件的随机多参数载荷谱进行标准化处理和相关性分析， 由此获得 随机多参数 载荷的相关性系数矩阵； (2)利用主成分分析方法将多参数随机载荷化为几个相互独立的载荷历程， 即主成分 载荷历程， 再对其进行峰谷值提取处理， 得到随机多参数主成分载荷历程的峰谷值序列和 非峰谷值 点集合； (3)针对主成分载荷峰谷值序列进行雨流循环计数以获取其雨流循环矩阵， 由此雨流 循环矩阵进行随机载荷历程重构， 由此 得到随机多参数主成分载荷重构 历程； (4)随机插 入非峰谷值 点以获得 数据量一致的随机多参数主成分载荷重构 历程； (5)进行主成分载荷历程的线性解算， 反推获得新的多参数随机载荷谱， 由此得到编制 完成的基于主成分 分析的随机多参数随机载荷谱。 3.根据权利要求2所述的基于主成分分析的多参数试验谱编制方法， 其特征在于， 所述 步骤(1)的具体步骤为： (11)、 以复杂机械构件的多参数实测载荷谱为基本编谱数据， 针对随机多参数载荷数 据进行标准化处理； 设总共有p个载荷参数， n个采样时间点， 记第 j个载荷参数在第i个采样 时间点的载荷值 为fij， i＝1,2,...n； j＝1,2,. ..,p， 那么实测随机多参数 载荷数据矩阵F： 将实测随机多参数 载荷数据矩阵F转换为标准 化随机多参数 载荷数据矩阵F ′： 其中， 为实测随机多参数载荷数据矩阵F的第j列数据的平均值， 即 而σj为实测随机多参数载荷数据矩阵F的第j列数据的标准差 ，权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114139307 A 2(12)、 针对复杂机械构件的标准化随机多参数载荷数据矩阵F ′的每一列载荷， 进行相 关性分析， 由此获得 标准化随机多参数 载荷的相关性系数矩阵R； 其中， rjk是标准化随机多参数载荷数据矩阵F ′中第j列数据和第k列数据的相关系数， 即第j个载荷参数与第k个载荷参数的相关系数， 其计算公式如下： 其中， f′ij、 f′ik均为标准化随机多 参数载荷数据矩阵F ′中元素， 即第j个载荷参数与第k 个载荷参数的第i个采样时间点的标准 化载荷值。 4.根据权利要求3所述的基于主成分分析的多参数试验谱编制方法， 其特征在于， 所述 步骤(2)的具体步骤为： (21)、 利用主成分分析方法将标准化随机多参数载荷数据矩阵F ′化为几个相互独立的 载荷历程， 即主成分载荷历程F ″， 其计算公式如下： 其中， F″i＝[f″i1 f″i2 ... f″ip]中元素分别为p个主成分载荷参数的第i个采样时间点 的主成分载荷值； Fi′＝[f′i1 f′i2 ... f′ip]中元素分别为p个标准化载荷参数的第i个采 样时间点的标准化载荷值； Uj＝[u1j u2j ... upj]T为标准化随机多参数载荷的相关性系数 矩阵R第j个特征值λj所对应的特征向量， 其中： 元素u1j、 u2j、 upj分别为特征向量Uj的具体数 值， T为矩阵转置符号； (22)、 针对步骤(2 1)得到的随机多参数主成分载荷历程F ″的每一路载荷时间历程分别 进行峰值点 或谷值点判断， 若是则保留， 否则移至非峰谷值点集合F ″R,j(j＝1,2,...,p)， 对 数据进行三 点法判断， 即依次读取三个相邻的数据点f ″i‑1,j、 f″i,j、 f″i+1,j， 若满足： [f″i,j‑f″i‑1,j][f″i+1,j‑f″i,j]≥0且f″i,j‑f″i‑1,j≠0 其中： f″i,j则是峰值点或谷值点； 由此得到主成分载荷历程非峰谷值点集合F ″R,j(j＝ 1,2,...,p)和多参数主成分载荷历程峰谷值序列{F ″RF,1 F″RF,2 ... F″RF,p}， 其中： 元素 F″RF,1、 F″RF,2、 F″RF,p分别表示每 个主成分载荷历程的峰谷值序列。 5.根据权利要求4所述的基于主成分分析的多参数试验谱编制方法， 其特征在于， 所述 步骤(3)的具体步骤为： (31)、 针对步骤(22)得到的随机主成分载荷峰谷值序列{ ″RF,1 F″RF,2 ... F″RF,p}进行权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114139307 A 3