Алгоритм подсчета осадков

Алгоритм подсчета дождевых потоков используется при расчете усталостной долговечности компонента, чтобы преобразовать последовательность нагружений с переменным напряжением в набор разворотов напряжения с постоянной амплитудой с эквивалентным усталостным повреждением. Метод последовательно извлекает меньшие циклы прерывания из последовательности, которая моделирует эффект памяти материала, наблюдаемый с циклами гистерезиса напряжение-деформация . ^[1] Это упрощение позволяет определить количество циклов до выхода компонента из строя для каждого цикла дождя, используя либо правило Майнера для расчета усталостного повреждения , либо уравнение роста трещины для расчета приращения трещины. ^[2] Оба метода дают оценку усталостной долговечности компонента. В случаях многоосной нагрузки анализ критической плоскости может использоваться вместе с подсчетом дождевых потоков для определения одноосной истории, связанной с плоскостью, которая максимизирует ущерб. Алгоритм и М. Мацуиси в 1968 году был разработан Тацуо Эндо . ^[3]

Метод дождевого потока совместим с циклами, полученными в результате изучения циклов гистерезиса напряжение-деформация. Когда материал подвергается циклической деформации, на графике зависимости напряжения от деформации видны петли, образующиеся в результате меньших циклов прерываний. В конце меньшего цикла материал возобновляет траекторию напряжения и деформации исходного цикла, как если бы прерывания не произошло. Замкнутые контуры представляют собой энергию, рассеиваемую материалом. ^[1]

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 английская презентация авторов состоялась в 1974 году. Они передали технику Н. Е. Даулингу и Дж. Морроу в США, которые проверили технику и в дальнейшем популяризировали ее использование. ^[1]

В 1982 году Даунинг и Соци создали один из наиболее широко используемых и используемых алгоритмов подсчета циклов дождевых потоков. ^[4] который был включен как один из многих алгоритмов подсчета циклов в ASTM E1049-85. ^[5]

Игорь Рычлик дал математическое определение метода подсчета дождевых осадков: ^[6] тем самым позволяя выполнять вычисления в замкнутой форме на основе статистических свойств сигнала нагрузки.

Алгоритмы

Существует ряд различных алгоритмов для идентификации циклов дождевых потоков в последовательности. Все они находят замкнутые циклы, и в конце могут остаться полузакрытые остаточные циклы. Все методы начинаются с процесса исключения неповоротных моментов из последовательности. Полностью замкнутый набор циклов дождевых потоков можно получить для повторяющейся последовательности нагрузок, например, используемой при испытаниях на усталость , начиная с самого большого пика и продолжая до конца и переходя к началу.

Четырехточечный метод

Подсчет дождевых осадков четырехточечным методом. Любая пара точек поворота B, C, лежащая между соседними точками A и D, представляет собой цикл дождя. Подсчитайте и исключите пару B, C и продолжайте обработку последовательности до тех пор, пока циклы не перестанут быть извлечены.

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

Любая пара точек BC, лежащая в пределах AD или равная ей, представляет собой цикл дождей.
Удалите пару BC и заново оцените последовательность с начала.
Продолжайте до тех пор, пока не перестанут быть идентифицированы дальнейшие пары.

Способ крыши пагоды

Этот метод учитывает стекание воды по крышам пагод. В регионах, где вода не течет, определяются циклы дождевых осадков, которые рассматриваются как прерывание основного цикла.

Сократите временную историю до последовательности пиков (растяжения) и впадин (сжатия).
Представьте себе, что история времени — это шаблон жесткого листа ( крыши пагоды ).
Поверните лист по часовой стрелке на 90° (самое раннее время вверх).
Каждый «пик растяжения» представлен как источник воды, «капающей» по пагоде.
Подсчитайте количество полупериодов, найдя окончания потока, возникающие в следующих случаях:
- случай ( a ) Достигает конца истории времени;
- случай ( б ) Он сливается с потоком, который начался на более раннем пике растяжения ; или
- Случай ( c ) Противоположный пик растяжения имеет большую или равную величину.
Повторите шаг 5 для впадин сжатия .
Назначьте величину каждому полупериоду, равную разности напряжений между его началом и окончанием.
Соедините полупериоды одинаковой величины (но противоположного смысла), чтобы подсчитать количество полных циклов. Обычно имеются некоторые остаточные полупериоды.

Пример

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

Первый полупериод начинается на пике растяжения 1 и заканчивается напротив большего растягивающего напряжения, пика 3 (случай c ); ее величина равна 16 МПа (2 – (-14) = 16).
Полупериод, начинающийся с пика 9, заканчивается там, где он прерывается потоком из более раннего пика 8 (случай б ); ее величина равна 16 МПа (8 – (-8) = 16).
Полупериод, начинающийся с пика 11, заканчивается в конце временной истории (случай a ); ее величина равна 19 МПа (15 – (-4) = 19).

Подобные полупериоды рассчитываются для сжимающих напряжений (рис. 4), а затем полупериоды сопоставляются.

Напряжение (МПа)	Целые циклы	Полупериоды
10	2	0
13	0	1
16	1	1
17	0	1
19	0	1
20	1	0
22	1	0
29	0	1

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Эндо, Тацуо; Мицунага, Коичи; Такахаси, Киёхум; Кобаяши, Какуичи; Мацуиси, Масанори (1974). «Оценка повреждения металлов при случайной или переменной нагрузке - три аспекта метода дождевых потоков». Механическое поведение материалов . 1 : 371–380.
^ Сандер, Р.; Ситхарам, ЮАР; Бхаскаран, Т. А. (1984). «Счет циклов для анализа роста усталостных трещин». Международный журнал усталости . 6 (3): 147–156. дои : 10.1016/0142-1123(84)90032-X .
^ Мацуиси, М.; Эндо, Т. (1968). «Усталость металлов при различных нагрузках». Японское общество машиностроения .
^ Даунинг, SD; Социе, DF (1982). «Простые алгоритмы подсчета осадков». Международный журнал усталости . 4 (1): 31–40. дои : 10.1016/0142-1123(82)90018-4 .
^ Стандартные методы подсчета циклов при анализе усталости . АСТМ Е 1049-85. АСТМ Интернешнл. 2005.
^ Рычлик И. (1987). «Новое определение метода подсчета циклов дождевых потоков». Международный журнал усталости . 9 (2): 119–121. дои : 10.1016/0142-1123(87)90054-5 .
^ Ли, Юнг-Ли; Тджхунг, Тана (2012). «Методы подсчета циклов дождевых потоков». Справочник по анализу усталости металлов . стр. 89–114. дои : 10.1016/B978-0-12-385204-5.00003-3 . ISBN 9780123852045 .

Внешние ссылки

[endo74-1] Jump up to: ^а ^б ^с Эндо, Тацуо; Мицунага, Коичи; Такахаси, Киёхум; Кобаяши, Какуичи; Мацуиси, Масанори (1974). «Оценка повреждения металлов при случайной или переменной нагрузке - три аспекта метода дождевых потоков». Механическое поведение материалов . 1 : 371–380.

[2] Сандер, Р.; Ситхарам, ЮАР; Бхаскаран, Т. А. (1984). «Счет циклов для анализа роста усталостных трещин». Международный журнал усталости . 6 (3): 147–156. дои : 10.1016/0142-1123(84)90032-X .

[matsuishi68-3] Мацуиси, М.; Эндо, Т. (1968). «Усталость металлов при различных нагрузках». Японское общество машиностроения .

[4] Даунинг, SD; Социе, DF (1982). «Простые алгоритмы подсчета осадков». Международный журнал усталости . 4 (1): 31–40. дои : 10.1016/0142-1123(82)90018-4 .

[5] Стандартные методы подсчета циклов при анализе усталости . АСТМ Е 1049-85. АСТМ Интернешнл. 2005.

[6] Рычлик И. (1987). «Новое определение метода подсчета циклов дождевых потоков». Международный журнал усталости . 9 (2): 119–121. дои : 10.1016/0142-1123(87)90054-5 .

[lee12-7] Ли, Юнг-Ли; Тджхунг, Тана (2012). «Методы подсчета циклов дождевых потоков». Справочник по анализу усталости металлов . стр. 89–114. дои : 10.1016/B978-0-12-385204-5.00003-3 . ISBN 9780123852045 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]