From d0e359470cf0a3eb1a895aeed7521d4c8e96a67c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Claude Date: Fri, 3 Jul 2026 20:21:42 +0000 Subject: [PATCH 1/2] =?UTF-8?q?docs:=20=E6=B0=B4=E7=B4=A0=E3=82=BF?= =?UTF-8?q?=E3=83=B3=E3=82=AF=20SHM=20=E8=A8=AD=E8=A8=88=E3=83=A1=E3=83=A2?= =?UTF-8?q?=E3=82=92=E8=BF=BD=E5=8A=A0?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit フェアリング SHM 資産を極低温 LH2 タンクへ拡張する設計メモ: ジオメトリ・極低温 Al-Li 材料・内圧/熱荷重・欠陥モデル(溶接/微小亀裂/断熱剥離)・ グラフ特徴量の差分・再利用マップ・1サンプル FEM 実行計画。 ROADMAP.md に Phase 6 として追記。 Co-Authored-By: Claude --- ROADMAP.md | 3 + docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md | 165 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 2 files changed, 168 insertions(+) create mode 100644 docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md diff --git a/ROADMAP.md b/ROADMAP.md index 918d168..35927c9 100644 --- a/ROADMAP.md +++ b/ROADMAP.md @@ -56,3 +56,6 @@ This roadmap outlines the development of a Graph Neural Network (GNN) based Stru ## Phase 5: Deployment & Visualization * **Visualization**: 3D interactive mapping of damage probabilities on the fairing mesh. * **Inference**: Real-time processing of sensor array data. + +## Phase 6: Next Structural Target — Hydrogen Tank (LH2) +Extend the established fairing SHM stack (geometry-aware GNN, guided-wave, domain adaptation, conformal detection) to the cryogenic hydrogen tank. See **[docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md](docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md)** for the design note (geometry, cryogenic Al-Li materials, pressure + thermal loading, weld/microcrack/insulation-debond defect models, graph/feature deltas, and the one-sample FEM plan). Public roadmap: [docs/index.html](docs/index.html). diff --git a/docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md b/docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md new file mode 100644 index 0000000..8ebb254 --- /dev/null +++ b/docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md @@ -0,0 +1,165 @@ +# Hydrogen Tank SHM — 設計メモ (Design Note) + +> **Status**: 設計フェーズ（未実装）。本メモは水素タンク (LH2) ラインの着手前に +> ジオメトリ・材料・荷重・欠陥・グラフ/特徴量・実行計画を固めるためのもの。 +> 数値は **design target / assumption**（要 FEM・文献検証）であり確定値ではない。 +> 図・表ラベルは英語（プロジェクト規約）。 + +## 0. 位置づけ + +フェアリング SHM で確立した資産（曲率対応グラフ GNN・Guided-Wave・2/3段 SHM・ +ドメイン適応・conformal 検出・温度ロバスト性）を、次の構造ターゲットである +**極低温水素タンク**へ拡張する。フェアリングとは損傷物理が異なるが、 +パイプラインの大半はそのまま流用でき、追加すべき差分は限定的である +（本メモの §5–§6 で明示）。 + +関連: `TEMPERATURE_ROBUSTNESS.md`（動作点シフト → DA で回復）が +極低温という最も極端な動作点に対する既存フレームの直接の足場になる。 + +--- + +## 1. ジオメトリ (Geometry) + +| Item | Design assumption | 備考 | +|------|-------------------|------| +| 対象 | H3 2段 LH2 タンク相当の円筒殻 + ドーム | 詳細寸法は非公開 → 代表値で設計 | +| 直径 | φ ≈ 5.2 m（フェアリングと同径帯） | H3 上段構造の代表径 | +| モデル化 | **対称セクタ**（1/6 or 1/12）+ 周方向対称 BC | フェアリング生成器と同方針で軽量化 | +| 要素 | 連続体シェル / ソリッドシェル（壁厚方向 1–数層） | GW 解析は面内伝播が主 | +| 部位 | barrel（円筒部）+ dome（鏡板）+ **溶接線 (weld land)** | 溶接線は欠陥集中部位として明示的にモデル化 | + +フェアリングの `generate_fairing_dataset.py` / `generate_realistic_fairing.py` の +セクタ生成・対称 BC・メッシュ制御のロジックを雛形として再利用する。 + +--- + +## 2. 材料 (Materials) — 極低温物性 + +主対象は **Al-Li 合金**（H-IIA/H3 タンク系譜、例: 2219 / 2195 系）。 +室温 (RT) → 液体水素温度 (LH2, −253 ℃ / 20 K) で物性がシフトする点が本質。 + +| Property | RT (design) | Cryo (LH2, design) | シフト傾向 | +|----------|-------------|--------------------|-----------| +| Young's modulus E | ~70–78 GPa | +5–15 % | 増加 | +| Yield strength σy | ~380–450 MPa | +15–30 % | 増加 | +| Elongation | ~10–12 % | 減少 | **脆化方向** | +| CTE α | ~23×10⁻⁶/℃ | 積分 CTE 低下（収縮量で扱う） | 低下 | +| Fracture toughness | — | 低下しうる | 要検証 | + +> ⚠️ 上表は文献レンジからの **設計仮定**。実装前に材料データ（JAXA/文献）で確定する。 +> 将来ライン: **CFRP 複合材クライオタンク**（微小亀裂・水素透過）では材料モデルを差し替える。 + +--- + +## 3. 荷重 (Loading) + +フェアリング（熱 CTE + 静的）と異なり、タンクは以下を重畳する。 + +1. **内圧 (internal pressure)** — 加圧充填〜飛行の運用圧 +2. **極低温熱応力 (cryogenic thermal stress)** — RT→20 K の収縮拘束による応力 +3. **充填サイクル疲労 (fill-cycle fatigue)** — 加圧/減圧・熱サイクルの繰返し +4. （動的 GW 解析時）**弾性波励起** — アクチュエータ加振 50–300 kHz + +静的解析（欠陥応力集中の把握）と GW 動的解析（センサ時刻歴）の2系統を、 +フェアリングの静的／GW 2ブランチと同じ構成で並走させる。 + +--- + +## 4. 欠陥モデル (Defect Models) + +| Defect | 物理 | モデル化方針 | 対応フェアリング欠陥 | +|--------|------|-------------|---------------------| +| **Weld flaw** | 溶接線の気孔・融合不良・割れ | 溶接線上の剛性/連続性低下（要素弱化 or cohesive） | — (新規) | +| **Thermal-cycle microcrack** | 極低温サイクルの微小亀裂 | 局所剛性低下 + 部分接触不連続 | delam に類似 | +| **Insulation debond** | foam/MLI 断熱材の剥離 | 界面 cohesive の劣化 | **skin-core debond と同型** | +| **H-embrittlement** | 水素脆化による靭性低下 | 材料靭性パラメータ低下（感度解析） | — (UQ 側で扱う) | + +`generate_cohesive_fairing.py` / `generate_czm_sector12.py` の cohesive/CZM 実装が +insulation debond と weld flaw の界面モデルにそのまま使える。 + +--- + +## 5. グラフ & 特徴量 (Graph & Features) — 差分のみ + +既存の静的グラフは **34次元ノード特徴**（`build_graph.py`）。 +水素タンク向けには基本スキーマを維持しつつ、以下を**追加/差し替え**する。 + +**追加候補（差分）** +- `internal_pressure_flag` / 局所内圧応力成分（+1–3 dim） +- `cryo_property_delta` — RT 物性からの極低温シフト量（E/α のスカラー化, +1–2 dim） +- `weld_line_flag` — 溶接線近傍ノードの境界フラグ（+1 dim, 既存 boundary フラグ拡張） + +**維持**: 位置・幾何(10)、変位(4)、応力(5)、ひずみ(3)、熱応力(1)、繊維配向は +Al-Li 等方材では 0 埋め or 省略（CFRP クライオタンク時に復活）。 + +> 設計原則: **新スキーマを作らず既存34次元に最小差分で足す**。 +> こうすることで `train.py` / `models.py` / DA / conformal を改修なしで接続できる。 + +GW グラフ（センサ=ノード）は `build_gw_graph.py` のスキーマをそのまま流用。 + +--- + +## 6. 再利用マップ (Reuse Map) + +| 既存資産 | 水素タンクでの役割 | 改修 | +|----------|-------------------|------| +| `build_graph.py` / `build_gw_graph.py` | グラフ構築 | 特徴量 +数次元のみ | +| `train.py` / `train_gw.py` | 学習 | **無改修**（`--data_dir` 差し替え） | +| `models.py`（GAT/GCN/GIN/SAGE ほか） | モデル | 無改修 | +| `domain_adapt.py` / `payload_da_gw.py` | 常温試験→極低温運用の sim2real | 無改修（X 行列渡し） | +| OGW conformal（`scripts/*ogw*`） | 漏洩リスク判定の FPR 保証 | 閾値/コスト再設定 | +| `fairing_stage2.py` | Stage-2 特性同定（亀裂サイズ/漏洩量） | ラベル定義を tank 用に | +| `TEMPERATURE_ROBUSTNESS.md` | 極低温=極端動作点の評価枠 | 動作点を 20 K に拡張 | +| `pce_driver.py` / `reliability_analysis.py` | 水素脆化・靭性の UQ | 不確かさ変数を tank 用に | + +**新規に書くのは実質 FEM 生成のみ**（§7）。 + +--- + +## 7. 1サンプル FEM 実行計画 (One-Sample Plan) + +プロジェクト流儀に従い、**まず1サンプルで検証**してからバッチ化する。 + +```bash +# 1) 生成スクリプト雛形（新規, generate_fairing_dataset.py ベース） +# → src/generate_cryotank_dataset.py（healthy 1件） +abaqus cae noGUI=src/generate_cryotank_dataset.py -- --config doe_cryotank_1sample.json + +# 2) ODB 抽出（既存を流用） +abaqus python src/extract_odb_results.py --odb abaqus_work/Job-CryoTank-Healthy.odb + +# 3) グラフ化 → 1件だけ目視検証（特徴分布・欠陥ラベル） +cd src && python build_graph.py --data_dir ../dataset_cryotank_1sample + +# 4) OK なら DOE 拡張 → run_batch.py でバッチ、以降フェアリングと同フロー +``` + +クラスタ（PBS/Torque）実行は `scripts/dispatch_parallel.sh` を tank ジョブ名で流用。 + +### マイルストーン +1. **M1**: healthy 1サンプル生成 → グラフ目視 OK（本メモの検証） +2. **M2**: 各欠陥タイプ 1件ずつ生成 → 応力集中/波形変化の物理妥当性確認 +3. **M3**: DOE バッチ（N≈100）→ `train.py` で検出ベースライン +4. **M4**: 常温↔極低温 DA + conformal で漏洩リスク FPR 保証 +5. **M5**: Stage-2 特性同定（亀裂サイズ/漏洩量）→ go/no-go 予後 + +--- + +## 8. リスク & 未確定事項 (Open Items) + +- Al-Li 極低温物性・靭性の**確定データ**（§2 は仮定） +- タンク実寸法・溶接配置（非公開 → 代表値運用の妥当性） +- GW 周波数帯とセンサ配置（フェアリング設定の転用可否） +- 内圧×極低温×疲労の**連成順序**（解析ステップ設計） +- CFRP クライオタンク（将来）への材料モデル差し替え範囲 + +--- + +## 9. 次アクション + +- [ ] 本メモのレビュー・数値の確定（材料・寸法・荷重） +- [ ] `src/generate_cryotank_dataset.py` 雛形作成（healthy 1件） +- [ ] M1 検証 → 本メモに結果追記 +- [ ] `ROADMAP.md` / `CLAUDE.md` の Research Lines に「Hydrogen Tank SHM」を正式追加 + +参照: `docs/ARCHITECTURE.md`, `TEMPERATURE_ROBUSTNESS.md`, `docs/index.html`(公開ロードマップ) From 880959b0204a83cfc189f88748c4cf8df6e51a97 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Claude Date: Sat, 1 Aug 2026 07:12:27 +0000 Subject: [PATCH 2/2] =?UTF-8?q?portfolio:=20IHI=20=E6=8E=A8=E8=96=A6?= =?UTF-8?q?=E5=B0=B1=E6=B4=BB=E7=94=A8=E3=83=9D=E3=83=BC=E3=83=88=E3=83=95?= =?UTF-8?q?=E3=82=A9=E3=83=AA=E3=82=AA/=E9=9D=A2=E6=8E=A5=E5=AF=BE?= =?UTF-8?q?=E7=AD=96=E3=82=92=E8=BF=BD=E5=8A=A0?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit GNN-SHM 研究(H3フェアリング→水素タンク)を IHI 事業(SRB-3/LE-9/水素)へ 接続する志望動機・想定Q&A・技術キーワード・準備チェックリスト。 既存 portfolio/ の interview_prep 形式に準拠。 Co-Authored-By: Claude --- portfolio/ihi/ihi_interview_prep.md | 100 ++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 100 insertions(+) create mode 100644 portfolio/ihi/ihi_interview_prep.md diff --git a/portfolio/ihi/ihi_interview_prep.md b/portfolio/ihi/ihi_interview_prep.md new file mode 100644 index 0000000..bf5fdbf --- /dev/null +++ b/portfolio/ihi/ihi_interview_prep.md @@ -0,0 +1,100 @@ +# IHI 推薦就活 — ポートフォリオ & 面接対策（航空宇宙 × 構造ヘルスモニタリング） + +> 本資料は、本リポジトリの **GNN-SHM 研究**（H3 CFRP フェアリング欠陥検出 → 水素タンク拡張）を、 +> IHI の事業領域に接続して志望動機・面接に使うためのもの。 +> IHI 事業に関する記述は**公開情報ベース**（機微情報は含まない）。数値・見解は本人研究に基づく。 + +--- + +## 0. 1枚サマリ（これだけ言えれば通る） + +**課題** → 2025年 H3 F8 事故で顕在化した CFRP/Al ハニカム界面のデボンディング（skin-core 剥離）。 +**手法** → FEM（Abaqus）で応答データを生成し、**曲率対応 Graph Neural Network** で node 単位に欠陥を検出・局在化。 +**発展** → 検出だけでなく、①Guided-Wave センサSHM、②検出→特性同定→予後の**多段SHM**、 +③FEM↔実測の**ドメイン適応（sim2real）**、④**conformal 予測で誤検出率(FPR)を保証**、まで実装済み。 +**IHI への展開** → 同じ枠組みを **固体ロケットブースタ(SRB-3) 複合材構造**・**エンジン高応力部品**・ +**水素タンク／水素機器**の健全性評価へ拡張できる（設計メモ `docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md` に着手済み）。 + +--- + +## 1. なぜ IHI か（事業マッピング） + +| IHI の事業領域（公開情報） | 本研究が接続する点 | +|---------------------------|--------------------| +| **宇宙**: IHIエアロスペースが H3 の **SRB-3（固体ロケットブースタ）** を担当 | CFRP/複合材構造の欠陥検出・健全性評価＝本研究のコア | +| **航空エンジン**: ジェットエンジン・**LE-9** 等のターボ機械 | 高応力・熱環境下部品の SHM／代理モデル／不確かさ定量化(UQ) | +| **資源・エネルギー / 水素・アンモニア**: 水素バリューチェーン、混焼ガスタービン | **極低温水素タンク SHM**（設計メモ着手済み）＝ロケット×水素の両取り | +| **社会基盤・検査事業** | グラフ+基盤モデルによる異常検知の横展開 | + +**志望動機の核**: 「複合材・高応力・極低温という IHI の主戦場に、実機適用を意識した +**物理(FEM)×AI(GNN)×信頼性保証(conformal/UQ)** を持ち込みたい」。 + +--- + +## 2. ポートフォリオ要点（何を作ったか） + +本リポジトリ（`Payload_gnn`）が実物のポートフォリオ。技術ハイライト: + +- **Geometry-Aware GNN**: 曲面シェルを UV 歪みなくグラフ化（法線・主曲率・測地距離）。GAT/GCN/GIN/SAGE を実装 +- **H3 準拠 FEM**: Abaqus で barrel+ogive（φ5.2m）、熱荷重（CTE ミスマッチ）、cohesive/CZM でデボンド欠陥 +- **Guided-Wave SHM**: 弾性波センサ時刻歴 → 時空間グラフ → ST-GNN 分類 +- **多段 SHM**: Stage-1 検出 → Stage-2 特性同定（欠陥サイズ/深刻度）→ Stage-3 予後（flight clearance / go-no-go） +- **sim2real ドメイン適応**: DANN・CORAL、実 OGW データで split-conformal により **FPR を保証** +- **温度ロバスト性**: 動作点シフト（→水素タンクの極低温へ拡張） +- **周辺**: FNO/PINN 代理モデル、PCE による UQ、基盤モデル(AnomalyGFM/Chronos-2) ベンチ、6DOF Virtual Twin + +公開ロードマップ: `docs/index.html`（フェアリング→水素タンクの流れを図で1枚）。 + +--- + +## 3. 想定 Q&A（面接） + +### Q. この研究を一言で +A. 「ロケット複合材構造の**剥離欠陥を、FEM 応答データ上のグラフニューラルネットで検出・局在化**する研究です。 +検出単体でなく、特性同定・予後・**実機適用時の誤検出率保証**まで一気通貫で作りました。」 + +### Q. なぜ GNN（CNN でなく）？ +A. フェアリングは**曲面**で、CNN の格子/UV 展開は歪みを生む。メッシュ節点をそのままグラフにすれば +**曲率・異方性（CFRP 繊維配向）・不規則メッシュ**を自然に扱える。message passing が応力の空間伝播と相性が良い。 + +### Q. FEM データだけで実機に効くのか？（最頻出） +A. そこが肝で、**sim2real ギャップ**を正面から扱いました。ドメイン適応（DANN/CORAL）で分布を寄せ、 +実 Open Guided Waves データで **split-conformal により FPR を統計的に保証**。 +温度シフトで一度破綻→適応で回復、という**破綻と回復まで定量評価**しています。 + +### Q. 誤検出（過検出/見逃し）のバランスは？ +A. SHM は**見逃しのコストが非対称**。weighted CE / Focal Loss でクラス不均衡に対処し、 +conformal で運用閾値を FPR 基準で切る。予後段では go/no-go の意思決定に落とす設計。 + +### Q. IHI で何をやりたいか +A. **SRB-3 等の複合材構造**と**水素機器**に、この物理×AI×信頼性保証の枠組みを実装したい。 +すでに**極低温水素タンク SHM の設計メモ**（材料/荷重/欠陥/グラフ特徴量/1サンプル FEM 計画）に着手しています。 + +### Q. 弱み・課題は？ +A. 現状は FEM 中心で、実機・実試験データが限定的。だからこそ**ドメイン適応と不確かさ定量化**に注力した。 +IHI の実試験環境で検証を回せるのが next step。 + +--- + +## 4. 技術キーワード（深掘り対策） + +- **SHM**: guided wave (Lamb 波)、dispersion、パッシブ/アクティブ、圧電センサ配置 +- **複合材**: CFRP 積層、CTE ミスマッチ、skin-core debond、cohesive zone model (CZM) +- **GNN**: message passing、GAT の attention、over-smoothing、node 分類 vs graph 分類 +- **信頼性**: conformal prediction、coverage 保証、PCE、信頼性解析（reliability index） +- **代理モデル**: FNO（Fourier Neural Operator）、PINN、蒸留（物理知識→GNN） +- **極低温/水素**: Al-Li 合金の低温物性、内圧+熱応力、断熱材剥離、水素脆化 + +--- + +## 5. 準備チェックリスト + +- [ ] 1枚サマリ（§0）を口頭で 60 秒で言えるようにする +- [ ] 「FEM だけで効くのか」への回答（§3）を暗唱レベルに +- [ ] IHI 事業（SRB-3 / LE-9 / 水素）と自研究の接続を最新の公開情報で更新 +- [ ] `docs/index.html`（公開ロードマップ）と `docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md` を見せられる状態に +- [ ] 推薦書・研究概要書に本サマリの構造（課題→手法→成果→IHI展開）を反映 + +--- + +参照: `README.md`, `docs/ARCHITECTURE.md`, `docs/HYDROGEN_TANK_SHM.md`, `TEMPERATURE_ROBUSTNESS.md`, `docs/index.html`