WikiDer > Алгоритм подсчета дождевого потока

Rainflow-counting algorithm
Подсчет дождевого потока определяет замкнутые циклы на кривой зависимости напряжения от деформации.

В алгоритм подсчета дождевых потоков используется при анализе усталость данные, чтобы уменьшить спектр варьирующихся стресс в эквивалентный набор простых разворотов напряжения. Метод последовательно извлекает меньшие циклы прерывания из последовательности, которая моделирует эффект памяти материала, наблюдаемый при напряжении-деформации. гистерезис циклы.[1] Это упрощение позволяет усталость жизнь компонента, который необходимо определить для каждого цикла дождевого потока, используя либо Правило шахтера рассчитать усталостное повреждение, или в уравнение роста трещины для расчета приращения трещины.[2] В алгоритм был разработан Тацуо Эндо и М. Мацуиши в 1968 году.[3]

Метод дождевого потока совместим с циклами, полученными при исследовании циклов гистерезиса напряжения-деформации. Когда материал подвергается циклической деформации, график зависимости напряжения от деформации показывает петли, образующиеся из меньших циклов прерывания. В конце меньшего цикла материал возобновляет путь напряжения-деформации исходного цикла, как если бы прерывание не произошло. Замкнутые контуры представляют собой энергию, рассеиваемую материалом.[1]

Рисунок 1: Равномерная переменная нагрузка
Рисунок 2: Загрузка спектра

История

Алгоритм дождевого потока был разработан Т. Эндо и М. Мацуиси (в то время студентом магистратуры) в 1968 году и представлен в японской статье. Первая презентация на английском языке была проведена авторами в 1974 году. Они рассказали о технике Н. Э. Доулингу и Дж. Морроу в США, которые проверили методику и в дальнейшем популяризировали ее использование.[1]

Даунинг и Сочи создали в 1982 году один из наиболее широко используемых алгоритмов подсчета циклов дождевого потока.[4] который был включен как один из многих алгоритмов подсчета циклов в ASTM E1049-85.[5]

Игорь Рычлик дал математическое определение методу подсчета дождевых потоков,[6] Таким образом, возможны вычисления в закрытой форме на основе статистических свойств сигнала нагрузки.

Алгоритмы

Существует ряд различных алгоритмов определения циклов дождевого потока в последовательности. Все они находят замкнутые циклы и могут остаться с полузамкнутыми остаточными циклами в конце. Все методы начинаются с процесса исключения неповоротных точек из последовательности. Полностью замкнутый набор циклов дождевого потока может быть получен для повторяющейся последовательности нагрузок, такой как используется в усталостное испытание начиная с самой большой вершины и продолжайте до конца, а затем продолжайте до начала.

Четырехточечный метод

Подсчет дождевого потока четырехточечным методом. Любая пара точек поворота B, C, лежащих между соседними точками A и D, является циклом дождевого потока. Подсчитайте и удалите пару B, C и продолжайте обработку последовательности до тех пор, пока больше не удастся извлечь циклы.

Этот метод оценивает по очереди каждый набор из 4 соседних точек поворота A-B-C-D:[7]

  1. Любая пара точек B-C, лежащих в пределах или равных A-D, является циклом дождевого потока.
  2. Удалите пару B-C и заново оцените последовательность с начала.
  3. Продолжайте до тех пор, пока не перестанут быть идентифицированы пары.

Метод крыши пагоды

Этот метод рассматривает поток воды вниз по серии крыш пагоды. В регионах, где вода не течет, определяются циклы дождевого стока, которые рассматриваются как прерывание основного цикла.

  1. Сократите хронологию до последовательности пиков (растяжения) и впадин (сжатия).
  2. Представьте, что история времени - это шаблон для жесткого листа (пагода крыша).
  3. Поверните лист по часовой стрелке на 90 ° (максимально рано вверх).
  4. Каждый «пик растяжения» представляет собой источник воды, которая «капает» по пагоде.
  5. Подсчитайте количество полупериодов, ища прерывания в потоке, возникающие, когда:
    • дело (а) Достигает конца временной истории;
    • дело (б) Он сливается с потоком, начавшимся ранее пик растяжения; или же
    • дело (c) Течет при противоположном пик растяжения имеет большую величину.
  6. Повторите шаг 5 для сжимающие долины.
  7. Присвойте каждому полупериоду величину, равную разнице напряжений между его началом и концом.
  8. Соедините полупериоды одинаковой величины (но в противоположном смысле), чтобы подсчитать количество полных циклов. Обычно есть несколько остаточных полупериодов.

Пример

Рисунок 3: Анализ дождевого потока для пиков растяжения
  • История напряжений на рисунке 2 сокращена до пиков и спадов на рисунке 3.
  • Первый полупериод начинается на пике растяжения 1 и заканчивается напротив большего растягивающего напряжения, пика 3 (случай c); его величина составляет 16 МПа (2 - (-14) = 16).
  • Полупериод, начинающийся с пика 9, заканчивается там, где он прерывается потоком из более раннего пика 8 (случай б); его величина составляет 16 МПа (8 - (-8) = 16).
  • Полупериод, начинающийся с пика 11, заканчивается в конце временной истории (случай а); его величина составляет 19 МПа (15 - (-4) = 19).
  • Аналогичные полупериоды рассчитываются для сжимающих напряжений (рис. 4), а затем полупериоды сопоставляются.
Рисунок 4: Анализ дождевого потока для компрессионных долин
Напряжение (МПа)Целые циклыПоловина циклов
1020
1301
1611
1701
1901
2010
2210
2901

Рекомендации

  1. ^ а б c Эндо, Тацуо; Мицунага, Коичи; Такахаши, Киёхум; Кобаяси, Какуичи; Мацуиси, Масанори (1974). «Оценка повреждений металлов при случайной или переменной нагрузке - три аспекта метода дождевого потока». Механическое поведение материалов. 1: 371–380.
  2. ^ Sunder, R .; Seetharam, S.A .; Бхаскаран, Т.А. (1984). «Подсчет циклов для анализа роста усталостной трещины». Международный журнал усталости. 6 (3): 147–156. Дои:10.1016 / 0142-1123 (84) 90032-Х.
  3. ^ Matsuishi, M .; Эндо, Т. (1968). «Усталость металлов, подверженных различным нагрузкам». Японское общество машиностроения.
  4. ^ Даунинг, С.Д .; Socie, D.F. (1982). «Простые алгоритмы подсчета дождевых потоков». Международный журнал усталости. 4 (1): 31–40. Дои:10.1016/0142-1123(82)90018-4.
  5. ^ Стандартные методы подсчета циклов при анализе усталости. ASTM E 1049-85. ASTM International. 2005 г.
  6. ^ Рычлик И. (1987). «Новое определение метода подсчета циклов дождевого потока». Международный журнал усталости. 9 (2): 119–121. Дои:10.1016/0142-1123(87)90054-5.
  7. ^ Ли, Юнг-Ли; Чхунг, Тана (2012). «Методы подсчета циклов дождевого потока». Справочник по анализу усталости металлов. Дои:10.1016 / B978-0-12-385204-5.00003-3.

внешняя ссылка