Defect Physics Validation
最終更新: 2026-02-28
応力・変位・温度の数値的・物理的妥当性を検証。可視化・数値分析結果を掲載。
欠陥データセット（nodes.csv）について以下を検証する:
- 温度: 熱荷重 20→120°C の適用確認
- 変位: 熱膨張による変位が妥当な範囲
- 応力: von Mises 応力が有限・妥当範囲
- 欠陥コントラスト: 欠陥ゾーンと健全ゾーンで応力・変位に差異
- メタデータ整合: n_defect_nodes が実際の defect_label と一致
数値分析: 欠陥タイプ別の統計量、応力・変位の欠陥/健全比、相関行列を算出。
# 物理量検証
python scripts/validate_defect_physics.py --data dataset_multitype_100
# レポート保存
python scripts/validate_defect_physics.py --data dataset_multitype_100 --output docs/defect_physics_validation_report.json
# 数値分析（統計サマリ・Markdown テーブル）
python scripts/analyze_defect_validation.py --data dataset_multitype_100 --output docs/defect_analysis_report.json --markdown docs/defect_analysis_table.md
# 可視化生成（figures + wiki）
python scripts/visualize_defect_validation.py --data dataset_multitype_100 --wiki
- 左上: von Mises 応力の分布（log スケール）
- 右上: 変位の大きさ |u| の分布
- 左下: 温度分布（熱荷重 120°C）
- 右下: 欠陥タイプ別の平均応力
欠陥ゾーンと健全ゾーンの平均応力・変位の比較。対角線から外れるほど差異が大きい。
1サンプルの展開図（θ-z）: 応力・変位・温度・欠陥ラベル。
欠陥タイプごとのノード数・応力・変位の統計。
応力・変位・温度の相関。欠陥ゾーンのノードのみで算出。
欠陥タイプごとのノードレベル欠陥比率（%）。クラス不均衡の可視化。
scripts/analyze_defect_validation.py で算出する統計量の例:
| 指標 | 説明 |
|---|---|
| グローバル | 総サンプル数、総ノード数、総欠陥ノード数、ノードレベル欠陥比率 |
| 応力比 | 欠陥ゾーン平均 / 健全ゾーン平均（smises） |
| 変位比 | 欠陥ゾーン平均 / 健全ゾーン平均（|u|） |
| タイプ別 | 各欠陥タイプのサンプル数、平均欠陥ノード数、応力比・変位比 |
実行例:
python scripts/analyze_defect_validation.py --data dataset_multitype_100 --markdown docs/defect_analysis_table.md→ docs/defect_analysis_table.md に Markdown テーブルが出力される。
出力例 (dataset_multitype_100 の場合):
| 指標 | 値 |
|---|---|
| サンプル数 | 100 |
| ノードレベル欠陥比率 | 約 1.1% |
| 応力比 (欠陥/健全) | 約 0.44 |
| 変位比 (欠陥/健全) | 約 0.84 |
| 量 | 期待範囲 | 根拠 |
|---|---|---|
| 温度 | 20–125°C | 熱荷重（外板 120°C） |
| 変位 |u| | 0–500 mm | 熱膨張、クランプ拘束 |
| von Mises | 1e-12–1000 MPa | 熱応力、数値ゼロ回避 |
| n_defect | ≥1（欠陥サンプル） | 欠陥ゾーンにノードが含まれる |
| ページ | 内容 |
|---|---|
| Extended-Defect-Types | 欠陥タイプ一覧 |
| Defect-Types-Validation | 整合性検証 |
| Defect-Occurrence-Probability-and-Dataset-Ratio | 発生確率・データセット割合 |
| Node-Features | ノード特徴量の詳細・追加候補 |
| docs/DEFECT_MODELS_ACADEMIC.md | 学術的根拠 |