Введение
Алгоритм подсчета циклов «дождевой поток» используется при расчете усталостной долговечности компонента для преобразования последовательности нагружений с переменным напряжением в набор разворотов напряжения постоянной амплитуды с эквивалентным усталостным повреждением. Метод последовательно выделяет из последовательности циклы меньшего прерывания, что моделирует эффект памяти материала, наблюдаемый в циклах гистерезиса напряжение-деформация. Это упрощение позволяет определить число циклов до разрушения компонента для каждого цикла «дождевого потока», используя правило Майнера для расчета усталостного повреждения или уравнение роста трещины для расчета прироста трещины. Оба метода дают оценку усталостной долговечности компонента. В случаях многоосного нагружения анализ критической плоскости может использоваться совместно с подсчетом циклов «дождевой поток» для определения одноосной истории, связанной с плоскостью, максимизирующей повреждение. Алгоритм был разработан Тацуо Эндо и М. Мацуиси в 1968 году. Метод «дождевого потока» совместим с циклами, полученными при исследовании циклов гистерезиса напряжение-деформация. При циклическом нагружении материала график зависимости напряжения от деформации показывает петли, формирующиеся из циклов меньшего прерывания. В конце цикла меньшего размера материал возвращается к пути напряжение-деформация исходного цикла, как будто прерывания не было. Замкнутые петли представляют собой энергию, рассеянную материалом, и были включены в ASTM E1049 85 в качестве одного из множества алгоритмов подсчета циклов. Игорь Рыхлик дал математическое определение метода подсчета циклов «дождевой поток», что позволило проводить вычисления в замкнутой форме на основе статистических свойств сигнала нагрузки.
The rainflow counting algorithm is used in calculating the fatigue life of a component in order to convert a loading sequence of varying stress into a set of constant amplitude stress reversals with equivalent fatigue damage. The method successively extracts the smaller interruption cycles from a sequence, which models the material memory effect seen with stress strain hysteresis cycles. This simplification allows the number of cycles until failure of a component to be determined for each rainflow cycle using either Miner's rule to calculate the fatigue damage, or in a crack growth equation to calculate the crack increments. Both methods give an estimate of the fatigue life of a component. In cases of multiaxial loading, critical plane analysis can be used together with rainflow counting to identify the uniaxial history associated with the plane that maximizes damage. The algorithm was developed by Tatsuo Endo and M. Matsuishi in 1968. The rainflow method is compatible with the cycles obtained from examination of the stress strain hysteresis cycles. When a material is cyclically strained, a plot of stress against strain shows loops forming from the smaller interruption cycles. At the end of the smaller cycle, the material resumes the stress strain path of the original cycle, as if the interruption had not occurred. The closed loops represent the energy dissipated by the material. which was included as one of many cycle counting algorithms in ASTM E1049 85. Igor Rychlik gave a mathematical definition for the rainflow counting method, thus enabling closed form computations from the statistical properties of the load signal.
Алгоритмы
Существует несколько различных алгоритмов для выявления циклов дождевого потока в последовательности данных. Все они определяют замкнутые циклы и могут оставлять незамкнутые остаточные циклы в конце. Все методы начинаются с исключения точек перегиба из последовательности. Полностью замкнутый набор циклов дождевого потока можно получить для повторяющейся последовательности нагрузок, например, используемой при испытаниях на усталость, начиная с самой высокой амплитуды и продолжая до конца, а затем возвращаясь к началу.