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└レインフロー法
ID.
Q. レインフロー法概要
A.
レインフロー法は、振幅の大きさを基準にクラスをカウントしていく手法です。
この振幅の大きさを考える手法は、屋根を流れる雨水の経路をイメージするとわかりやすいです。例として、下図のようなデータがあるものとします。
そして、時間軸を下方向にとった下図のような形で考えます。
例えば、下図の赤〇、緑〇からのポイントから雨水が流れるとすると、図のような経路を取ることがイメージできます。雨水は、その他すべての極値(尖った点)からも同様に流れていきます。
レインフロー法で重要となるのは、一度極値から流れ始めた雨水が、どの点で停止するかです。流れが始まった点、停止した点を使うことで、その経路での振幅を考えることができます。
雨水は、以下の2条件で停止します。
1)流れが右向きである場合、その出発点よりも、もっと左側に次の右向きの出発点がある場合。 (左向きの場合も同様、左右を読み替えて考える)
2)屋根に既に雨水が流れていた場合。
1)流れが右向きである場合、その出発点よりも、もっと左側に次の右向きの出発点がある場合。 の具体例を考えてみましょう。
下図の点Aから流れた雨水は、このような経路を通ったうえでt=4である点で停止します。
これは、点Cが、点Aよりも左側にある、同じく右向きの出発点であるためです。
点Bも右向きの出発点ではありますが、「出発点よりも左側にある」という条件を満たさないため、ここでは停止しません。
この流れの振幅は、出発点がy=0、停止点がy=4、という情報が使われます。
(実際の解析においてはこれらの値から振幅や平均値を求めます)
2)屋根に既に雨水が流れていた場合。
の具体例を考えてみましょう。
先ほどと同じく、下図の点Aから流れた雨水は、このような経路を通ったうえでt=4である点で停止します。
次に点Bから右向きに流れる雨水を考えると、これはすぐに点Aから流れた雨水とぶつかることになり、「屋根に既に雨水が流れていた場合」の条件を満たして停止します。
この流れの振幅は、出発点がy=1、停止点がy=2、という情報が使われます。
レインフロー法では、これらの出発点、停止点から「サイクル」という考え方を使います。ある振動が例えばy=0からy=4まで変化したとして、逆向きのy=4からy=0の変化があればそのセットが「1サイクル」です。片方のみの変化があればそれは「ハーフ(1/2)サイクル」として考えられます。
そのため、最終的な結果ではカウントとして0.5という数値が現れることがあります。これは、該当するクラスにおいてハーフサイクルがカウントされたことを意味します。