Extended Defect Types

← Home

拡張欠陥タイプ — Extended Defect Types

最終更新: 2026-02-28
7種類の欠陥モードを FEM で再現。CFRP 専門家（教授レベル）による学術的妥当性を確保。
学術的根拠: プロジェクトルート docs/DEFECT_MODELS_ACADEMIC.md
検証: Defect-Types-Validation

---

1. 実装済み欠陥一覧（学術文献準拠）

ID	名称	界面/発生要因	FEM モデル化	主な文献
0	healthy	欠陥なし	欠陥挿入なし	—
1	debonding	外スキン-コア	剛性 1%（荷重伝達喪失）	NASA NTRS 20160005994
2	fod	コア内異物	剛性 5–20倍（硬質異物）	MDPI Appl. Sci. 2024
3	impact	衝撃損傷 (BVID)	マトリクス劣化 + コア圧潰	Composites Part B 2017, ASTM D7136
4	delamination	積層内層間剥離	せん断剛性低下	Compos. Sci. Technol. 2006, MDPI Materials 2019
5	inner_debond	内スキン-コア	内スキン剛性低下	NASA NTRS, DEFECT_PLAN
6	thermal_progression	CTE 不整合	剛性低下 + CTE 8e-6	Composites Part B 2018
7	acoustic_fatigue	音響疲労 (147–148 dB)	疲労による剛性低下	UTIAS Acoustic Fatigue 2019

---

2. 各欠陥のパラメータ（学術的根拠）

欠陥	追加パラメータ	範囲	根拠
debonding	—	—	円形パッチ（製造不良典型）。界面剥離で荷重伝達ほぼ喪失。
fod	stiffness_factor	5.0–20.0	金属系 FOD の局所剛性増加。CTE 12e-6。
impact	damage_ratio	0.1–0.5	BVID 残留剛性。CAI 強度 30–50% 低下に整合。
delamination	delam_depth	0.2–0.8	層間剥離の影響を受ける積層比。有効せん断剛性低下。
inner_debond	—	—	debonding と同様の力学。内界面に適用。
thermal_progression	—	—	CFRP (−0.3) vs Al (23) ×10⁻⁶/°C の CTE 不整合。
acoustic_fatigue	fatigue_severity	0.2–0.5	147–148 dB による界面疲労。残留剛性で表現。

---

3. DOE 生成

# 全7種の欠陥を含む DOE
python src/generate_doe.py --n_samples 70 --output doe_extended.json

# 新規4種のみ
python src/generate_doe.py --n_samples 20 \
  --defect_types delamination inner_debond thermal_progression acoustic_fatigue \
  --output doe_new4.json

デフォルト割合: debonding 25%, fod 15%, impact 15%, delamination 15%, inner_debond 10%, thermal_progression 10%, acoustic_fatigue 10%

---

4. 検証

# 拡張欠陥タイプの整合性検証
python scripts/validate_defect_types.py

# 高速（データセット検証スキップ）
python scripts/validate_defect_types.py --skip-dataset

詳細は Defect-Types-Validation を参照。

---

5. 学術的妥当性（CFRP 専門家向け）

全欠陥モデルは 等価剛性法（Equivalent Stiffness Reduction） に基づき、以下で採用されている手法と整合する:

• NASA NTRS: Face Sheet/Core Disbond、曲面板の座屈解析
• Composites Part A/B, Compos. Sci. Technol.: マトリクス割れ・層間剥離の剛性低下
• ASTM D7136/D7137: BVID・CAI 試験に基づく残留剛性
• UTIAS, MDPI: 音響疲労、FOD 特性

詳細な文献・数値根拠は docs/DEFECT_MODELS_ACADEMIC.md を参照。教授レベルでのレビューに耐える記述とする。

---

6. 全欠陥タイプの可視化と検出難易度

全 9 種の欠陥（debonding, fod, impact, delamination, crack, inner_debond, thermal_progression, acoustic_fatigue, core_damage）の概念可視化と、SHM における検出難易度の考察。

python scripts/visualize_all_defect_types.py

詳細: docs/DEFECT_TYPES_VISUALIZATION_AND_DIFFICULTY.md

検出難易度（要約）:

• 容易: Debonding, FOD, Impact
• 中程度: Delamination, Core Damage, Crack
• 困難: Inner Debond, Thermal Progression, Acoustic Fatigue

---

7. 関連

ページ	内容
Defect-Generation-and-Labeling	欠陥生成・ラベル付け
Defect-Types-Validation	整合性検証
Defect-Physics-Validation	物理量検証・可視化
Multi-Class-Roadmap	マルチクラス分類ロードマップ
docs/DEFECT_MODELS_ACADEMIC.md	学術的根拠・文献一覧
docs/DEFECT_TYPES_VISUALIZATION_AND_DIFFICULTY.md	可視化・検出難易度考察