レインフロー計数法 — CAE用語解説

応力の時刻歴波形を横に倒して屋根の形に見立てたとき、雨水が屋根を流れ落ちるイメージで閉じたヒステリシスループを数えるんだ。日本人の松岡先生と遠藤先生が1968年に提案した手法で、名前がユニークだけど疲労評価のデファクトスタンダードだよ。

不規則な応力波形から「山と谷」のペアを見つけて、各ペアの応力振幅と平均応力を抽出する。結果として「応力振幅○○MPaのサイクルが何回」というヒストグラムができる。これをS-N曲線と照らし合わせて、各振幅レベルでの損傷を積算するんだ。

その通り。レインフロー計数法で応力振幅ヒストグラムを作って、Miner則で累積損傷度を計算するのが疲労評価のゴールデンコンビだ。例えば自動車のサスペンション部品は走行テストの応力データをレインフローで処理して10万kmの寿命を保証したりする。

応力集中が最も大きい箇所の時刻歴応力を使うのが基本だ。ただし多軸応力状態のときは単純にvon Misesの時刻歴でいいのか、臨界面法を使うべきかといった判断が必要になる。単軸に近い場合はvon Misesで十分だけど、複雑な荷重パターンでは注意が要るよ。

PSD入力の場合はDirlik法やTovo-Benasciutti法みたいな周波数領域の手法で直接疲労寿命を推定するほうが効率的だ。時刻歴に変換してレインフローにかける方法もあるけど、計算コストが大きいから実務ではケースバイケースで使い分けるよ。どちらの手法でも「応力振幅の分布を正しく捉える」ことが本質なんだ。