stringtranslate.com

Алгоритм подсчета количества осадков

Подсчет количества осадков позволяет выявить замкнутые циклы на кривой зависимости деформации от напряжения.

Алгоритм подсчета потока дождя используется при расчете усталостной долговечности компонента для преобразования последовательности нагрузки переменного напряжения в набор реверсов напряжения постоянной амплитуды с эквивалентным усталостным повреждением. Метод последовательно извлекает меньшие циклы прерывания из последовательности, которая моделирует эффект памяти материала, наблюдаемый в циклах гистерезиса напряжения-деформации . [1] Это упрощение позволяет определить количество циклов до отказа компонента для каждого цикла потока дождя, используя либо правило Майнера для расчета усталостного повреждения , либо в уравнении роста трещины для расчета приращений трещины. [2] Оба метода дают оценку усталостной долговечности компонента. В случаях многоосной нагрузки анализ критической плоскости может использоваться вместе с подсчетом потока дождя для определения одноосной истории, связанной с плоскостью, которая максимизирует повреждение. Алгоритм был разработан Тацуо Эндо и М. Мацуиси в 1968 году. [3]

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

Рисунок 1: Равномерная знакопеременная нагрузка
Рисунок 2: Загрузка спектра

История

Алгоритм rainflow был разработан Т. Эндо и М. Мацуиси (в то время студентом магистратуры) в 1968 году и представлен в японской статье. Первая английская презентация авторов состоялась в 1974 году. Они сообщили о методике NE Dowling и J. Morrow в США, которые проверили методику и популяризировали ее использование. [1]

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

Игорь Рыхлик дал математическое определение методу подсчета потока осадков [6], что позволило проводить вычисления в замкнутой форме на основе статистических свойств сигнала нагрузки.

Алгоритмы

Существует ряд различных алгоритмов для определения циклов потока дождя в последовательности. Все они находят замкнутые циклы и могут остаться с полузамкнутыми остаточными циклами в конце. Все методы начинаются с процесса исключения непереломных точек из последовательности. Полностью замкнутый набор циклов потока дождя может быть получен для повторяющейся последовательности нагрузки, например, используемой в усталостных испытаниях , начиная с самого большого пика и продолжая до конца и циклически возвращаясь к началу.

Четырехточечный метод

Подсчет дождевого потока с использованием четырехточечного метода. Любая пара точек поворота B, C, которые лежат между соседними точками A и D, является циклом дождевого потока. Подсчитайте и исключите пару B, C и продолжайте обработку последовательности до тех пор, пока больше циклов не будет извлечено.

Этот метод оценивает каждый набор из 4 смежных точек поворота ABCD по очереди: [7]

  1. Любая пара точек BC, которая лежит в пределах или равна AD, представляет собой цикл дождевого потока.
  2. Удалите пару BC и пересчитайте последовательность с самого начала.
  3. Продолжайте до тех пор, пока не останется ни одной пары.

Метод крыши пагоды

Этот метод рассматривает поток воды вниз по ряду крыш пагод. Регионы, где вода не будет течь, определяют циклы дождевого потока, которые рассматриваются как прерывание основного цикла.

  1. Уменьшим временную динамику до последовательности пиков (растяжения) и спадов (сжатия).
  2. Представьте себе, что история времени — это шаблон для жесткого листа ( крыши пагоды ).
  3. Поверните лист по часовой стрелке на 90° (самое раннее время вверху).
  4. Каждый «пик растяжения» представляется как источник воды, которая «капает» вниз по пагоде.
  5. Подсчитайте количество полупериодов, отслеживая окончания потока, происходящие в следующих случаях:
    • случай ( а ) Он достигает конца временной истории;
    • случай ( б ) Он сливается с потоком, который начался при более раннем пике растяжения ; или
    • случай ( c ) Противоположный пик растяжения имеет большую или равную величину.
  6. Повторите шаг 5 для компрессионных долин .
  7. Присвойте каждому полупериоду величину, равную разнице напряжений между его началом и концом.
  8. Объедините полуциклы одинаковой величины (но противоположного направления), чтобы подсчитать количество полных циклов. Обычно есть некоторые остаточные полуциклы.

Пример

Рисунок 3: Анализ потока дождя для пиков растяжения

История напряжений на рисунке 2 сводится к пикам растяжения на рисунке 3 и впадинам сжатия на рисунке 4. Из пиков растяжения на рисунке 3:

Аналогичные полуциклы рассчитываются для сжимающих напряжений (рисунок 4), а затем полуциклы сопоставляются.

Рисунок 4: Анализ потока осадков для компрессионных долин

Ссылки

  1. ^ abc Эндо, Тацуо; Мицунага, Коичи; Такахаши, Киёхум; Кобаяши, Какуичи; Мацуиси, Масанори (1974). «Оценка повреждений металлов при случайной или переменной нагрузке — три аспекта метода дождевого потока». Механическое поведение материалов . 1 : 371–380.
  2. ^ Сандер, Р.; Ситхарам, С.А.; Бхаскаран, ТА (1984). «Подсчет циклов для анализа роста усталостных трещин». Международный журнал усталости . 6 (3): 147–156. doi :10.1016/0142-1123(84)90032-X.
  3. ^ Мацуиси, М.; Эндо, Т. (1968). «Усталость металлов, подверженных переменным напряжениям». Японское общество машиностроения .
  4. ^ Даунинг, SD; Socie, DF (1982). «Простые алгоритмы подсчета дождевого потока». International Journal of Fatigue . 4 (1): 31–40. doi :10.1016/0142-1123(82)90018-4.
  5. ^ Стандартные методы подсчета циклов при анализе усталости . ASTM E 1049-85. ASTM International. 2005.
  6. ^ Рыхлик, И. (1987). «Новое определение метода подсчета циклов дождевого потока». Международный журнал усталости . 9 (2): 119–121. doi :10.1016/0142-1123(87)90054-5.
  7. ^ Ли, Юнг-Ли; Тджхунг, Тана (2012). «Методы подсчета циклов дождевого потока». Справочник по анализу усталости металлов . С. 89–114. doi :10.1016/B978-0-12-385204-5.00003-3. ISBN  9780123852045.

Внешние ссылки