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. 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 трещин для расчета приращений трещин. 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.
Метод потока дождя 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.
История
Алгоритм rainflow был разработан Т. Эндо и М. Мацуиси (в то время студентом магистратуры) в 1968 году и представлен в японской статье. Первая англоязычная презентация авторов состоялась в 1974 году. Они сообщили о методике Н. Э. Доулингу и Дж. Морроу в США, которые проверили методику и популяризировали ее использование.
В 1982 году Даунинг и Соци создали один из наиболее широко известных и используемых алгоритмов подсчета циклов дождевых потоков, который был включен в качестве одного из многих алгоритмов подсчета циклов в ASTM E1049-85.
Игорь Рыхлик дал математическое определение методу подсчета потока осадков, что позволило проводить вычисления в аналитической 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
Этот метод поочередно оценивает каждый набор из 4 смежных точек поворота A-B-C-D:
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.
Пример
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.
