JP2020190981A - Analysis method of composite material and computer program for analysis of composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータが、複合材料中の物質をモデル化した複数の解析用粒子モデルを含む解析モデルを用いて解析用粒子モデルの挙動のシミュレーションを行うことにより、複合材料の特性の評価を行う複合材料の解析方法、及び、この解析方法を行う複合材料の解析用コンピュータプログラムに関する。 In the present invention, a computer evaluates the characteristics of a composite material by simulating the behavior of the analysis particle model using an analysis model including a plurality of analysis particle models that model a substance in the composite material. The present invention relates to a method for analyzing a composite material and a computer program for analyzing a composite material that performs this analysis method.
従来より、ゴム材料等の複合材料のナノ構造の破壊のメカニズムを解明するために、分子動力学による数値計算が種々提案されている。
例えば、ポリマーとフィラーとを含有する複合材料におけるフィラー表面へのポリマーの結合状態が、複合材料の材料特性に与える影響を解析するための複合材料の解析用モデルの作成方法が知られている(特許文献1)。この作成方法では、解析モデル内のポリマーにフィラーを分散させ、分散させたフィラー表面におけるポリマーとの結合位置を指定し、指定した結合位置にポリマーを結合させることにより、複合材料の解析モデルを作成する。この解析モデルを用いて、コンピュータは、分子動力学法により解析モデル中のポリマー粒子モデル及びフィラー粒子モデルの挙動を解析する。
上記手法によれば、解析モデル中のフィラー粒子モデル表面の任意の点でポリマー粒子モデルを結合させることができ、フィラー表面におけるポリマーの結合状態が複合材料の材料特性に与える影響を、分子動力学法を用いて解析ができる、とされている。
Conventionally, various numerical calculations by molecular dynamics have been proposed in order to elucidate the mechanism of fracture of nanostructures of composite materials such as rubber materials.
For example, there is known a method for creating an analysis model of a composite material for analyzing the effect of the bonding state of the polymer on the surface of the filler in the composite material containing the polymer and the filler on the material properties of the composite material (. Patent Document 1). In this creation method, an analysis model of a composite material is created by dispersing the filler in the polymer in the analysis model, specifying the bond position with the polymer on the dispersed filler surface, and bonding the polymer at the specified bond position. To do. Using this analytical model, the computer analyzes the behavior of the polymer particle model and the filler particle model in the analytical model by the molecular dynamics method.
According to the above method, the polymer particle model can be bonded at any point on the surface of the filler particle model in the analysis model, and the influence of the bonding state of the polymer on the surface of the filler on the material properties of the composite material can be measured by molecular dynamics. It is said that it can be analyzed using the method.
ところで、タイヤの耐摩耗性能を向上させるゴム材料の開発を加速させるためには、ゴム材料の変形に伴うナノ構造の破壊のメカニズムを明らかにすることが一助となる。ゴム材料のナノ構造の破壊を解析することにより、実際のタイヤに用いられるフィラー充填ゴムの破断強度向上の材料開発を加速させることができる。 By the way, in order to accelerate the development of rubber materials that improve the wear resistance performance of tires, it is helpful to clarify the mechanism of nanostructure destruction due to deformation of rubber materials. By analyzing the fracture of the nanostructure of the rubber material, it is possible to accelerate the development of materials for improving the fracture strength of the filler-filled rubber used in actual tires.
上記手法では、解析モデル内に、例えば1万個以上の大量の粒子モデル(ポリマー粒子モデル及びフィラー粒子モデル)を配置して、解析モデルに所定の入力を与えることにより、解析モデル内の粒子モデルの挙動を分子動力学法に従がって所定の時間の間隔で繰り返し計算する。この手法では、複数の粒子モデル間の相互作用による挙動が適切に再現するために、上記時間間隔を細かく設定して、繰り返し回数を多くすることが好ましい。しかし、時間間隔を細かくすることで、シミュレーション内での経過時間が予め定め時間に達するまでの繰り返し回数が多くなり、解析に要する時間が長くなる。例えば、経過時間が予め定めた時間に達するまでに数週間を要する。このような解析に要する時間が長くなることは、材料開発を加速させる上で障害となる。 In the above method, for example, a large number of 10,000 or more particle models (polymer particle model and filler particle model) are arranged in the analysis model, and a predetermined input is given to the analysis model to give a predetermined input to the particle model in the analysis model. The behavior of is repeatedly calculated at predetermined time intervals according to the molecular dynamics method. In this method, it is preferable to set the time interval finely and increase the number of repetitions in order to appropriately reproduce the behavior due to the interaction between the plurality of particle models. However, by making the time interval finer, the number of repetitions until the elapsed time in the simulation reaches a predetermined time increases, and the time required for analysis becomes long. For example, it takes several weeks for the elapsed time to reach a predetermined time. The long time required for such analysis is an obstacle in accelerating material development.
そこで、本発明は、解析に要する時間を短縮して、解析モデル内の粒子モデルの挙動を適切に再現することができる複合材料の解析方法、及びこの解析方法を実現する解析用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an analysis method for a composite material capable of shortening the time required for analysis and appropriately reproducing the behavior of the particle model in the analysis model, and an analysis computer program for realizing this analysis method. The purpose is to do.
本発明の一態様は、コンピュータが、複合材料中の物質をモデル化した複数の解析用粒子モデルを含む解析モデルを用いて前記解析用粒子モデルの挙動のシミュレーションを行うことにより、複合材料の特性の評価を行う解析方法である。当該解析方法は、
(1)前記コンピュータが、前記解析用粒子モデルを含む前記解析モデルを作成する作成ステップと、
(2)前記コンピュータが、学習入力データ及び学習出力データを含む学習データを用いて機械学習をした予測モジュールを用意するステップであって、前記学習出力データは、前記物質をモデル化した学習用粒子モデルを含む学習モデルを用いて前記分子動力学法により第1の時間の間隔で前記挙動の計算を繰り返し行なうことにより前記第1の時間より長い第2の時間の期間中の前記学習用粒子モデルの移動によって位置が変化した、前記第2の時間経過後の前記学習用粒子モデルの位置の情報、あるいは、前記第2の時間経過後の前記学習用粒子モデルの位置の情報及び前記学習用粒子モデルの前記第2の時間経過後の移動速度の情報を少なくとも含み、前記学習入力データは、該学習用粒子モデルの前記第2の時間経過前の位置の情報、あるいは、前記第2の時間経過前の位置の情報及び前記学習用粒子モデルの前記第2の時間経過前の移動速度の情報を含む、予測モジュール用意ステップと、
(3)前記コンピュータが、前記解析モデルにおける前記解析用粒子モデルそれぞれを注目粒子モデルとして、前記注目粒子モデルの周りの所定範囲内に位置する近傍粒子モデルの、前記注目粒子モデルに対する相対位置の情報、あるいは、前記相対位置の情報及び前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルの移動速度の情報を少なくとも用いて、前記予測モジュールに、前記第2の時間経過後の前記注目粒子モデルの位置の情報、あるいは前記第2の時間経過後の前記注目粒子モデルの位置の情報及び前記第2の時間経過後の前記注目粒子モデルの移動速度の情報を予測させる予測処理を行うことにより、前記シミュレーションにおける経過時間が予め定めた時間になるまで前記注目粒子モデルの位置の情報を求める位置取得ステップと、
(4)前記コンピュータが、前記位置取得ステップで求めた前記位置の情報を用いて、複合材料の特性の評価を行う評価ステップと、
を含む。
In one aspect of the present invention, a computer simulates the behavior of the analytical particle model using an analytical model that includes a plurality of analytical particle models that model substances in the composite material, thereby characteristic of the composite material. This is an analysis method for evaluating. The analysis method is
(1) A creation step in which the computer creates the analysis model including the analysis particle model, and
(2) The computer is a step of preparing a prediction module in which machine learning is performed using learning data including learning input data and learning output data, and the learning output data is a learning particle that models the substance. The learning particle model during the second time period longer than the first time by repeating the calculation of the behavior at the first time interval by the molecular dynamics method using the learning model including the model. Information on the position of the learning particle model after the lapse of the second time, or information on the position of the learning particle model after the lapse of the second time and the learning particle whose position has changed due to the movement of The learning input data includes at least information on the movement speed of the model after the lapse of the second time, and the training input data is information on the position of the learning particle model before the lapse of the second time, or the lapse of the second time. A prediction module preparation step that includes information on the previous position and information on the movement speed of the learning particle model before the second time elapses.
(3) Information on the relative position of the neighboring particle model located within a predetermined range around the attention particle model with respect to the attention particle model, using each of the analysis particle models in the analysis model as the attention particle model. Alternatively, using at least the relative position information and the moving speed information of the attention particle model and the neighboring particle model, the prediction module is provided with the position information of the attention particle model after the lapse of the second time. Alternatively, the elapsed time in the simulation is performed by performing a prediction process for predicting the position information of the focused particle model after the lapse of the second time and the moving speed information of the focused particle model after the lapse of the second time. The position acquisition step of obtaining the position information of the particle model of interest until is reached a predetermined time, and
(4) An evaluation step in which the computer evaluates the characteristics of the composite material using the position information obtained in the position acquisition step.
including.
前記位置取得ステップは、前記コンピュータが、前記解析モデルを用いて前記分子動力学法により前記挙動の計算を行なうことにより、第3の時間の期間中の前記解析用粒子モデルの移動によって位置が変化した、前記第3の時間経過後の前記解析用粒子モデルの位置の情報を計算する計算処理をさらに含み、
前記位置取得ステップは、前記コンピュータが、
前記計算処理で得られた前記解析用粒子モデルの移動後の位置の情報を前記予測処理で用いる前記注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いて前記予測処理を行うステップ、
前記予測処理で得られた前記注目粒子モデルの移動後の位置の情報を前記計算処理で用いる前記解析用粒子モデルの移動前の位置の情報として用いて前記計算処理を行うステップ、及び
前記予測処理で得られた前記注目粒子モデルの移動後の位置の情報を前記予測処理で用いる前記注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いてさらに前記予測処理を行うステップ、のうちのいずれか1つのステップを繰り返し行うことにより、経過時間が前記第2の時間よりも長い予め定めた時間になるまで前記解析モデルにおける前記解析用粒子モデルの位置の情報を求めることにより、複合材料の特性の解析を行う、ことが好ましい。
The position of the position acquisition step is changed by the movement of the particle model for analysis during the period of the third time by the computer performing the calculation of the behavior by the molecular dynamics method using the analysis model. Further includes a calculation process for calculating the position information of the particle model for analysis after the lapse of the third time.
In the position acquisition step, the computer
A step of performing the prediction process using the information on the position of the particle model for analysis after movement obtained in the calculation process as the information on the position of the particle model of interest before movement used in the prediction process.
A step of performing the calculation process using the information on the position of the particle model of interest after movement obtained in the prediction process as information on the position of the particle model for analysis before movement used in the calculation process, and the prediction process. One of the steps of further performing the prediction process by using the position information after the movement of the attention particle model obtained in the above as the position information before the movement of the attention particle model used in the prediction process. By repeating the steps, the characteristics of the composite material can be analyzed by obtaining information on the position of the particle model for analysis in the analysis model until the elapsed time reaches a predetermined time longer than the second time. It is preferable to do it.
前記学習モデルを用いた分子動力学法による計算と、前記解析モデルを用いた分子動力学法による計算は、互いに同じ解析条件で行われる、ことが好ましい。 It is preferable that the calculation by the molecular dynamics method using the learning model and the calculation by the molecular dynamics method using the analysis model are performed under the same analysis conditions.
前記学習データは、前記学習用粒子モデルそれぞれを学習用注目粒子モデルとし、前記第2の時間の経過前における、前記学習用注目粒子モデルの周りの前記所定範囲内に位置する学習用近傍粒子モデルの、前記学習用注目粒子モデルに対する相対位置の情報を前記学習入力データの前記位置の情報として含み、前記第2の時間の経過後の前記学習用注目粒子モデルの位置の情報を前記学習出力データの前記位置の情報として含む、ことが好ましい。 In the learning data, each of the learning particle models is used as a learning attention particle model, and a learning neighborhood particle model located within the predetermined range around the learning attention particle model before the lapse of the second time. The information on the position relative to the learning attention particle model is included as the position information of the learning input data, and the position information of the learning attention particle model after the lapse of the second time is the learning output data. It is preferable to include it as information on the above-mentioned position.
前記予測モジュールは、前記相対位置の情報の他に、前記第2の時間の経過前の前記学習用注目粒子モデルの移動速度の情報と、前記学習用注目粒子モデルの周りの前記所定範囲内に位置する学習用近傍粒子モデルの、前記学習用注目粒子モデルに対する相対移動速度の、前記第2の時間の経過前の情報と、を前記学習入力データとし、前記学習用注目粒子モデルの位置の情報の他に、前記学習用注目粒子モデルの前記第2の時間の経過後の移動速度の情報を前記学習出力データとして、機械学習し、
前記予測処理では、前記注目粒子モデルの前記第2の時間の経過後の位置の情報の他に、前記第2の時間の経過後の前記注目粒子モデルの移動速度の情報も予測する、ことが好ましい。
In addition to the relative position information, the prediction module includes information on the moving speed of the learning attention particle model before the lapse of the second time, and within the predetermined range around the learning attention particle model. Information on the relative movement speed of the located learning proximity particle model with respect to the learning attention particle model before the lapse of the second time is used as the learning input data, and the position information of the learning attention particle model is used. In addition, the information on the moving speed of the learning attention particle model after the lapse of the second time is machine-learned as the learning output data.
In the prediction process, in addition to the information on the position of the particle model of interest after the lapse of the second time, the information on the moving speed of the particle model of interest after the lapse of the second time can also be predicted. preferable.
前記予測モジュールは、前記予測モジュールにより得られる前記第2の時間の経過前後間の前記解析用粒子モデルの変位量の分布と、前記解析用粒子モデルを分子動力学法により前記第2の時間の時間間隔より短い時間間隔で繰り返し計算することにより得られる前記第2の時間の経過前後間の前記解析用粒子モデルの変位量の分布との差が、許容範囲内になるように、機械学習で設定される前記予測モジュールのパラメータを調整することにより作成される、ことが好ましい。 The prediction module uses the distribution of the displacement amount of the analysis particle model before and after the lapse of the second time obtained by the prediction module and the analysis particle model of the second time by molecular dynamics. By machine learning, the difference from the displacement distribution of the particle model for analysis before and after the elapse of the second time obtained by repeating the calculation at a time interval shorter than the time interval is within an allowable range. It is preferably created by adjusting the parameters of the prediction module to be set.
前記予測モジュールは、前記予測モジュールによる予測結果として得られる前記第2の時間の経過時の前記解析用粒子モデルにおける移動速度の分布と、前記解析用粒子モデルを分子動力学法により前記第2の時間の時間間隔よりも短い時間間隔で繰り返し計算することにより得られる前記第2の時間の経過時の前記解析用粒子モデルにおける移動速度の分布との差が、許容範囲内になるように、機械学習で設定される前記予測モジュールのパラメータを調整することにより作成される、ことが好ましい。 The prediction module uses the distribution of the moving speed in the particle model for analysis obtained as a prediction result by the prediction module over time and the particle model for analysis by the molecular dynamics method. The machine so that the difference from the distribution of the moving speed in the particle model for analysis at the lapse of the second time obtained by repeating the calculation at a time interval shorter than the time interval of the time is within an allowable range. It is preferably created by adjusting the parameters of the prediction module set in the learning.
前記学習モデルと前記解析モデルは、同じモデル作成条件により作成される、ことが好ましい。 It is preferable that the learning model and the analysis model are created under the same model creation conditions.
前記解析用粒子モデル及び前記学習用粒子モデルのそれぞれは、前記複合材料中の複数の物質をモデル化した複数種類の粒子モデルを含み、
前記学習データは、前記学習用粒子モデルに関する前記粒子モデルの種類の情報を含み、
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記粒子モデルの種類の情報を用いて予測する、ことが好ましい。
Each of the analysis particle model and the learning particle model includes a plurality of types of particle models that model a plurality of substances in the composite material.
The training data includes information on the type of the particle model regarding the particle model for training.
In the prediction process, it is preferable to make a prediction using information on the type of the particle model regarding the particle model of interest and the neighboring particle model.
前記学習データは、前記学習用粒子モデルそれぞれを学習用注目粒子モデルとして、前記学習用注目粒子モデルの周りの学習用近傍粒子モデルとの間で作用する、分子動力学法で用いる相互作用の力の種類の情報を含み、
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記相互作用の力の種類の情報を用いて予測する、ことが好ましい。
The learning data is the force of interaction used in the molecular dynamics method, in which each of the learning particle models is used as a learning attention particle model and acts with a learning neighborhood particle model around the learning attention particle model. Includes information about the type of
In the prediction process, it is preferable to make a prediction using information on the type of the force of the interaction with respect to the particle model of interest and the nearby particle model.
前記学習データは、前記学習用粒子モデルの1つが、該学習用粒子モデルの1つの周りにある学習用粒子モデルと結合鎖で結合した結合粒子モデルである場合、前記結合粒子モデルを、前記結合鎖で結合しない非結合学習用粒子モデルと区別できる前記結合鎖の有無の情報を含み、
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記結合鎖の有無の情報を用いて予測する、ことが好ましい。
In the training data, when one of the learning particle models is a bound particle model that is bound to the learning particle model around one of the learning particle models by a bound chain, the bound particle model is combined with the bound particle model. It contains information on the presence or absence of the bound chain that can be distinguished from the unbound learning particle model that is not bound by a chain.
In the prediction process, it is preferable to make a prediction using the information on the presence or absence of the binding chain regarding the particle model of interest and the neighboring particle model.
前記学習データは、前記学習用粒子モデルの1つが、該学習用粒子モデルの1つの周りにある学習用粒子モデルと結合鎖で結合した結合粒子モデルである場合、前記結合粒子モデルを、前記結合鎖と種類の異なる結合鎖で結合した結合粒子モデルと区別できる結合鎖の種類の情報を含み、
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記結合鎖の種類の情報を用いて予測する、ことが好ましい。
In the training data, when one of the learning particle models is a bound particle model that is bound to the learning particle model around one of the learning particle models by a binding chain, the bound particle model is combined with the binding particle model. Contains information on the type of binding chain that can be distinguished from the bound particle model bound by a different type of binding chain from the chain.
In the prediction process, it is preferable to make a prediction using the information on the type of the binding chain regarding the particle model of interest and the neighboring particle model.
前記予測モジュールは、前記解析用粒子モデルの移動による変位量及び移動速度を求める、ことが好ましい。 It is preferable that the prediction module obtains the displacement amount and the moving speed due to the movement of the particle model for analysis.
本発明の他の一態様は、前記複合材料の解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とする、複合材料の解析用コンピュータプログラムである。 Another aspect of the present invention is a computer program for analyzing a composite material, which comprises causing a computer to execute the method for analyzing the composite material.
上述の複合材料の解析方法、及び複合材料の解析用コンピュータプログラムによれば、解析に要する時間を短縮して、解析モデル内の粒子モデルの挙動を適切に再現することができる。 According to the above-mentioned composite material analysis method and the composite material analysis computer program, the time required for analysis can be shortened and the behavior of the particle model in the analysis model can be appropriately reproduced.
以下、本発明の複合材料の解析方法、及び複合材料の解析用コンピュータプログラムを詳細に説明する。
図1は、一実施形態の複合材料の解析方法における主要な処理を説明する図である。図1に示す予測モジュール100は、コンピュータ内に形成された機械学習をしたモジュールである。予測モジュール100は、複合材料中の物質を分子動力学法によりシミュレーションができるようにモデル化した解析モデルの中の複数の解析用粒子モデルの、所定の時間(第2の時間)経過後の位置を予測する。
具体的には、予測モジュール100に、解析モデル内の解析用粒子モデルのそれぞれを注目粒子モデルとして、この注目粒子モデルに対する近傍粒子モデルの相対位置の情報を入力すると、注目粒子モデルの、所定の時間(第2の時間)経過後の位置の情報を予測する。近傍粒子モデルは、注目粒子モデルの周りの所定範囲内に位置する解析用粒子モデルである。すなわち、解析モデル内の解析用粒子モデルのそれぞれを注目粒子モデルとして、この注目粒子モデルを取り巻く近傍粒子モデルの相対位置の情報から、所定の時間(第2の時間)経過後の注目粒子モデルの位置の情報を予測する。予測のために注目粒子モデルに対する相対位置の情報を入力する近傍粒子モデルは、例えば、分子動力学法の計算に用いる相互作用によって解析用粒子モデル間に力が有効に作用する範囲内にあるものに制限される。このように、予測モジュール100は、解析用粒子モデルそれぞれを注目粒子モデルとして1つずつ、所定の時間(第2の時間)経過後の位置の情報を予測する。具体的には、予測モジュール100は、第2の時間の期間中の解析用粒子モデルの移動による変位量を求める。
図1に示す例では、近傍粒子モデルの相対位置の情報を予測モジュール100に入力することにより、予測モジュール100は注目粒子モデルの位置の情報を予測するが、上記相対位置の情報の他に、括弧書きで示されるように、注目粒子モデル及び近傍粒子モデルの所定の時間(第2の時間)経過前の移動速度の情報を予測モジュール100に入力することにより、予測モジュール100は、注目粒子モデルの所定の時間(第2の時間)経過後の位置の情報の他に移動速度の情報を出力することもできる。移動速度の情報は、移動速度の値及び移動方向を含む。
Hereinafter, the method for analyzing the composite material of the present invention and the computer program for analyzing the composite material will be described in detail.
FIG. 1 is a diagram illustrating a main process in the method for analyzing a composite material of one embodiment. The
Specifically, when each of the analysis particle models in the analysis model is set as the attention particle model and the information on the relative position of the neighboring particle model with respect to the attention particle model is input to the
In the example shown in FIG. 1, by inputting the information on the relative position of the neighboring particle model into the
予測モジュール100は、機械学習用の学習入力データと学習出力データとにより、解析用粒子モデルの位置の予測のための機械学習を予め行う。学習入力データは、例えば、物質をモデル化した学習モデル中の学習用粒子モデルの位置の情報を含む。学習出力データは、学習入力データとして用いた学習用粒子モデルの上記所定の時間(第2の時間)の期間中の移動により位置が変化した、所定の時間(第2の時間)経過後の学習用粒子モデルの位置の情報(移動後の位置の情報)を含む。所定の時間(第2の時間)経過後の学習用粒子モデルの位置の情報については、学習入力データとして用いた学習用粒子モデルを用いて分子動力学法により所定の時間(第2の時間)より短い第1の時間の間隔で所定の挙動の計算を繰り返し行なうことにより、第1の時間より長い第2の時間の期間後の学習用粒子モデルの移動の情報を求めることができる。第2の時間は、第1の時間の整数倍の長さである。以下、第1の時間と区別するために、上記所定の時間は第2の時間という。
上述したように、相対位置の情報及び注目粒子モデル及び近傍粒子モデルの所定の時間(第2の時間)経過前の移動速度の情報を予測モジュール100に入力することにより、予測モジュール100に、注目粒子モデルの所定の時間(第2の時間)経過後の位置の情報及び移動速度の情報を出力させる場合、予測モジュール100が機械学習に用いる学習出力データは、第2の時間経過後の学習用粒子モデルの移動後の位置の情報の他に、図1に括弧書きで示されるように、学習用粒子モデルの第2の時間経過後の移動速度の情報を含み、学習入力データは、学習用粒子モデルの第2の時間経過前の位置の情報の他に、学習用粒子モデルの第2の時間経過前の移動速度の情報を含む。すなわち、第2の時間経過前の学習用粒子モデルの移動速度の情報を学習用入力データとして含み、第2の時間経過後の学習用粒子モデルの移動速度の情報を学習用入力データとして含む。
The
As described above, attention is paid to the
予測モジュール100は、周知のディープラーニングに代表されるニューラルネットワークを用いたモデル、複数の決定木を使用して「分類」または「回帰」をする、周知のランダムフォレスト法を用いたモデル、及びLASSO回帰を用いたモデルを含む。また、予測モジュール100のモデルに、多項式あるいはクリギング、RBF(Radial Base Function)を用いた非線形関数を用いることもできる。
このような機械学習をした予測モジュール100が用意される。
The
A
図2は、一実施形態の複合材料の解析方法で用いる複合材料のシミュレーションモデルの一例を示す概念図である。学習モデルも、解析モデルと同様な構成のシミュレーションモデルであるので、以下、代表して解析モデルを用いて説明する。また、図2に示すシミュレーションモデル1は、第1物質(ポリマー)を母材として、第2物質(フィラー粒子)が母材中に分布している構造の複合材料をモデル化したものである。しかし、シミュレーションモデル1は、第1物質を母材として、第2物質が母材中に分布している構造の複合材料をモデル化したものに限定されない。複合材料として、複数種のポリマーで構成されるブレンドポリマーの形態を挙げることができる。例えば、海島構造、ラメラ構造をとるブレンドポリマーが挙げられる。ブレンドポリマーは、結晶性高分子と非結晶性高分子からなるものであってもよい。さらに、複合材料の形態は、熱可塑性エラストマーのように一分子中にハードセグメントの相とソフトセグメントの相を有する形態も挙げることができる。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a simulation model of a composite material used in the method for analyzing a composite material of one embodiment. Since the learning model is also a simulation model having the same configuration as the analysis model, it will be described below using the analysis model as a representative. Further, the simulation model 1 shown in FIG. 2 is a model of a composite material having a structure in which the first substance (polymer) is used as a base material and the second substance (filler particles) are distributed in the base material. However, the simulation model 1 is not limited to a model of a composite material having a structure in which the first substance is used as a base material and the second substance is distributed in the base material. Examples of the composite material include the form of a blended polymer composed of a plurality of types of polymers. For example, a blend polymer having a sea-island structure and a lamellar structure can be mentioned. The blended polymer may consist of a crystalline polymer and a non-crystalline polymer. Further, the form of the composite material may include a form having a hard segment phase and a soft segment phase in one molecule, such as a thermoplastic elastomer.
図2に示すシミュレーションモデル1では、例えば、略立方体形状の仮想空間であるモデル作成領域内に解析用粒子モデルが作成される。モデル作成領域は、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸方向に広がる三次元空間となっている。シミュレーションモデル1は、解析用粒子モデルである複数のフィラー粒子モデル11aでモデル化されて、複数のフィラー粒子モデル11aが球状に凝集した4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dと、解析用粒子モデルである複数のポリマー粒子モデル21a及び結合鎖21bがモデル化された4つのポリマーモデル21と、を含んでいる。なお、図2に示す例では、シミュレーションモデル1が、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dを備えた例について説明するが、モデル化されるフィラーモデルの数に制限はない。シミュレーションモデル1は、3つ以下のフィラーモデル11を含んでいてもよく、4つを超えるフィラーモデル11を含んでいてもよい。また、図2においては、4つのポリマーモデル21のみを示しているが、シミュレーションモデル1では、複数のポリマーモデル21がモデル作成領域内の全域に亘って存在している。図2に示す例では、モデル作成領域が、略直方体形状の仮想空間である例について示しているが、球状、楕円状、直方体形状、多面体形状など任意の形状であってもよい。以降、フィラーモデル11A,11B,11C,11Dを総称して説明するとき、フィラーモデル11という。
In the simulation model 1 shown in FIG. 2, for example, a particle model for analysis is created in a model creation area which is a virtual space having a substantially cubic shape. The model creation area is a three-dimensional space extending in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other. The simulation model 1 is modeled by a plurality of
フィラーモデル11は、複数のフィラー粒子モデル11aがそれぞれ略球状体に集合した状態でモデル化されている。また、フィラーモデル11は、互いに所定間隔をあけて離れた状態で配置されている。なお、複数のフィラーモデル11同士は、相互に凝集した状態で外縁部が共有結合鎖によって相互に連結されていてもよい。
The filler model 11 is modeled in a state in which a plurality of
モデル化されるフィラー粒子としては、例えば、カーボンブラック粒子、シリカ粒子、及びアルミナ粒子などが含まれる。解析用粒子モデルであるフィラー粒子モデル11aは、フィラーを構成する複数の原子が集合したものをモデル化したものである。また、複数のフィラー粒子モデル11aが集合したフィラー粒子群がフィラーモデル11A,11B,11C,11Dとして形成される。
フィラー粒子モデル11aは、複数のフィラー粒子モデル11a間の結合鎖(不図示)によって相対位置が特定されている。この結合鎖は、フィラー粒子モデル11a間の結合距離である平衡長とばね定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各フィラー粒子モデル11a間を拘束している。結合鎖は、フィラー粒子モデル11aの相対位置及び捻り、曲げなどによって力が発生するポテンシャルが定義されている。フィラーモデル11は、フィラーを分子動力学で取り扱うためのフィラー粒子モデル11aの質量、体積、直径及び初期座標、集合した個数などを含む数値データで定義される。フィラーモデル11の数値データは、コンピュータに入力される。
The filler particles to be modeled include, for example, carbon black particles, silica particles, alumina particles and the like. The
The relative position of the
ポリマーモデル21にモデル化されるポリマーとしては、例えば、ゴム、樹脂、及びエラストマーなどが含まれる。解析用粒子モデルであるポリマー粒子モデル21aは、複数のポリマーの原子が集合したものをモデル化したものである。また、複数のポリマー粒子モデル21aが結合鎖により連結したポリマー粒子群がポリマーモデル21として形成される。すなわち、ポリマーモデル21は、複数のポリマー原子及び複数のポリマー原子の集合体であるポリマー粒子モデル21a同士が互いに結合鎖で連結した構成を有し、このポリマーモデル21が、モデル作成領域内に所定密度で配置されている。結合鎖は、例えば平衡長とばね定数とが定義されたバネとしての機能を有する。ポリマー粒子モデル21aは、複数のポリマー粒子モデル21a間の結合鎖21bによって結合されて相対位置が特定されている。この結合鎖21bは、ポリマー粒子モデル21a間の結合距離である平衡長とばね定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各ポリマー粒子モデル21a間を拘束している。結合鎖21bは、ポリマー粒子モデル21aの相対位置及び捻り、曲げなどによって力が発生するポテンシャルが定義されている。図3は、一実施形態の複合材料の解析方法で用いる架橋結合の一例を示す図である。図3に示すように、3つのポリマーモデル21のポリマー粒子モデル21a間には、架橋結合鎖21cが与えられている。この架橋結合鎖21cは、ポリマー粒子モデル21a間の結合距離である平衡長とばね定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各ポリマー粒子モデル21a間を拘束している。
また、ポリマーには、フィラーとの親和性を高める変性剤が必要に応じて配合される。この変性剤としては、例えば、水酸基、カルボニル基、及び原子団の官能基などが含まれる。この変性剤に対応して、ポリマーモデル21とフィラーモデル11の間に変性剤粒子をモデル化した粒子モデルと、結合鎖(不図示)が配置される。
このポリマーモデル21は、ポリマーを分子動力学で取り扱うための数値データ(ポリマー粒子モデル21aの質量、体積、直径及び初期座標などを含む)で定義される。ポリマーモデル21の数値データは、パラメータとしてコンピュータに入力される。
Polymers modeled in the
In addition, a modifier that enhances the affinity with the filler is added to the polymer, if necessary. Examples of the modifier include a hydroxyl group, a carbonyl group, a functional group of an atomic group, and the like. Corresponding to this modifier, a particle model that models the modifier particles and a binding chain (not shown) are arranged between the
The
なお、シミュレーションモデル1では、フィラー粒子モデル11a同士の粒子間、ポリマー粒子モデル21a間、フィラー粒子モデル11aとポリマー粒子モデル21aの粒子間の少なくとも一部の粒子間に相互作用が与えられる。場合によっては、全ての粒子間に力のやり取りを行う相互作用を与えてもよい。フィラー粒子モデル11aとポリマー粒子モデル21a間の相互作用として、化学的な相互作用(引力)を与えてもよく、物理的な相互作用(ボンド結合)を与えてもよい。
図示される結合鎖21b及び架橋結合鎖21cを含む結合鎖、さらには、結合鎖で連結されていない粒子モデル間にも後述するポテンシャルが与えられることで、相互作用が付与される。これにより、相互作用により定まる力が粒子モデル間に働く。
複合材料においてポリマーは複数の種類のポリマーで構成されてもよく、この場合、シミュレーションモデル1における異なる種類のポリマー粒子モデル21a間に相互作用を与えてよい。この場合のフィラー粒子モデル11aとポリマー粒子モデル21aの間の相互作用は、ポリマー粒子モデル21aの種類に応じて異ならせてもよい。
粒子間の相互作用は、例えば、下記式に示すレナード−ジョーンズポテンシャルで規定される。このとき、下記式のσ、εの値が適宜調整される。ポテンシャルを計算する上限距離(カットオフ距離)を大きくすることで、遠距離まで働く力を調整することができる。
In the simulation model 1, interactions are given between the particles of the
Interactions are imparted by providing the potential described below between the illustrated binding
In the composite material, the polymer may be composed of a plurality of types of polymers, in which case an interaction may be imparted between the different types of
The interaction between particles is defined by, for example, the Lennard-Jones potential shown in the following equation. At this time, the values of σ and ε in the following equation are adjusted as appropriate. By increasing the upper limit distance (cutoff distance) for calculating the potential, the force acting over a long distance can be adjusted.
図2に示すような解析用粒子モデルが相互作用による力を受けて、さらに、隣り合う結合鎖による力を受けて、粒子モデルが運動方程式にしたがって速度を発生して移動する。
図4は、注目粒子モデルの受ける力と移動を説明する図である。注目粒子モデルP1は、近傍粒子モデルP2〜P4から力を受けて移動をする。したがって、近傍粒子モデルP2〜P4の注目粒子モデルP1に対する相対位置に応じて、注目粒子モデルP1の移動方向と移動速度は決定される。このような分子動力学法による注目粒子モデルの移動の計算処理をMD処理という。すなわち、MD処理では、解析用粒子モデルの挙動の計算を行なうことにより、第3の時間の期間中の解析用粒子モデルの移動による、第3の時間経過後の解析用粒子モデルの位置の情報を計算する。第3の時間は、上記第2の時間より短いことが好ましい。第3の時間は、例えば第1の時間と同じであってもよい。一方、図1に示す予測モジュール100による注目粒子モデルの移動の予測処理をAI処理という。
The particle model for analysis as shown in FIG. 2 receives a force due to the interaction, and further receives a force due to adjacent coupling chains, and the particle model moves by generating a velocity according to the equation of motion.
FIG. 4 is a diagram illustrating the force and movement of the particle model of interest. The particle model P1 of interest moves by receiving a force from the neighboring particle models P2 to P4. Therefore, the moving direction and moving speed of the focused particle model P1 are determined according to the relative positions of the neighboring particle models P2 to P4 with respect to the focused particle model P1. The calculation process of the movement of the particle model of interest by such a molecular dynamics method is called MD process. That is, in the MD process, by calculating the behavior of the particle model for analysis, the position information of the particle model for analysis after the lapse of the third time is obtained by moving the particle model for analysis during the period of the third time. To calculate. The third time is preferably shorter than the second time. The third time may be the same as, for example, the first time. On the other hand, the prediction processing of the movement of the particle model of interest by the
一実施形態によれば、以下に示すように、AI処理とMD処理とを複数回繰り返すことにより、第2の時間よりも長い所定時間の経過後の解析モデルにおける解析用粒子モデルの位置の情報を求めることができる。すなわち、
(A)MD処理で得られた解析用粒子モデルの移動後の位置の情報をAI処理で用いる注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いてAI処理を行うこと、
(B)AI処理で得られた注目粒子モデルの移動後の位置の情報をMD処理で用いる解析用粒子モデルの移動前の位置の情報として用いてMD処理を行うこと、
(C)AI処理で得られた注目粒子モデルの移動後の位置の情報をAI予測処理で用いる注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いてさらにAI処理を行うこと、
の3つの形態を組み合わせて、(A)〜(C)のいずれか1つを繰り返し行うことにより、第2の時間よりも長い所定時間の経過後の解析モデルにおける解析用粒子モデルの位置の情報を求める。
According to one embodiment, as shown below, by repeating the AI process and the MD process a plurality of times, information on the position of the particle model for analysis in the analysis model after a predetermined time longer than the second time has elapsed. Can be sought. That is,
(A) Performing AI processing by using the information on the position of the particle model for analysis obtained by MD processing after movement as the information on the position of the particle model of interest before movement used in AI processing.
(B) Performing MD processing by using the information on the position of the particle model of interest obtained by AI processing after movement as the information on the position of the particle model for analysis before movement used in MD processing.
(C) Further performing AI processing by using the information on the position of the particle model of interest after movement obtained by AI processing as the information on the position of the particle model of interest before movement used in AI prediction processing.
Information on the position of the particle model for analysis in the analysis model after a predetermined time longer than the second time has elapsed by repeatedly performing any one of (A) to (C) by combining the three forms of Ask for.
図5は、一実施形態の複合材料の解析方法で行う処理の一例を示す図である。
図中のMD1〜MD7は、7回のMD処理を示し、AI1、AI2は、2回のAI処理を示す。
このように、上記(A)〜(C)を組み合わせてAI処理とMD処理を繰り返して、シミュレーション内での経過時間が予め定めた時間になるときの解析モデルにおける解析用粒子モデルの位置の情報を求めることができる。
ここで、AI処理で予測する解析用粒子モデルの位置は、第2の時間経過後の位置である。これに対して、MD処理で計算する解析用粒子モデルの位置は、第2の時間より短い第3の時間の経過後の位置である。このように予測モジュール100がAI処理で予測する解析用粒子モデルの位置の時間間隔を、MD処理で計算する解析用粒子モデルの位置の時間間隔より長くすることができる。MD処理において、分子動力学法で時間間隔を長く設定することは、複数の解析用粒子モデルそれぞれが相互作用や結合鎖による力を受けて移動するので、1つの注目粒子モデルに対する近傍粒子モデルの相対位置を固定した状態で注目粒子モデルが受ける力に基づいて時間間隔を長く設定して計算することは、以下説明するような不都合が生じる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of processing performed by the method for analyzing a composite material of one embodiment.
In the figure, MD1 to MD7 indicate 7 times of MD treatment, and AI1 and AI2 indicate 2 times of AI treatment.
In this way, the position information of the particle model for analysis in the analysis model when the elapsed time in the simulation reaches a predetermined time by repeating the AI processing and the MD processing by combining the above (A) to (C). Can be sought.
Here, the position of the particle model for analysis predicted by the AI process is the position after the lapse of the second time. On the other hand, the position of the particle model for analysis calculated by the MD process is the position after the lapse of the third time, which is shorter than the second time. In this way, the time interval of the position of the analysis particle model predicted by the
図6(a)〜(d)は、解析用粒子モデルの挙動を説明する図である。図6(a)〜(d)は、3つの解析用粒子モデルP5〜P7が結合鎖で結合したモデルと、解析用粒子モデルP8〜P11とを示している。図6(a)は、解析用粒子モデルP5〜P7が解析用粒子モデルP8〜P11から力を受けて移動する前の状態を示している。図中、矢印は、解析用粒子モデルP8〜P11から力を受けて移動を開始する前の解析用粒子モデルP5〜P7に与えられた初期の移動方向を示している。このような解析用粒子モデルP5〜P7を短い時間間隔でMD処理を複数回繰り返し行うことにより図6(b)に示すように解析用粒子モデルP5〜P7は移動する。これに対して、一度に長い時間間隔でMD処理を行うと、同じ時間経過後の解析用粒子モデルP5〜P7は、解析用粒子モデルP8〜P11に衝突し、現実的に起こり得ない挙動を示す。これは、短い時間間隔で、MD処理を行うと、解析用粒子モデルP5〜P7が解析用粒子モデルP8〜P11に近づくことで相互作用による斥力が発生するが、長い時間間隔を一度の計算で行なう(MD処理を行う)と、解析用粒子モデルP5〜P7が解析用粒子モデルP8〜P11に近づくことで発生する斥力が考慮されないからである。このため、MD処理では、精度の良い解析用粒子モデルの位置を計算する点から、時間間隔を長くすることはできない。 これに対して、予測モジュール100によるAI処理では、第1の時間のように短い時間間隔でMD処理をした結果を繋ぎあわせて作成される第2の時間の経過前後の注目粒子モデル(解析用粒子モデル)の位置の情報を学習データとして機械学習するので、図6(c)に示すような現実的に起こり得ない移動を予測せず、図6(d)に示すように、図6(b)に示す結果と同じ結果を得ることができる。すなわち、図6(a)に示す移動前の解析用粒子モデルP5〜P7から、予測モジュール100は、第2の時間経過後の移動後の解析用粒子モデルP5〜P7の位置を予測することにより、図6(b)に示すMD処理で計算した解析用粒子モデルP5〜P7の位置と略同様な位置の情報を求めることができる。
6 (a) to 6 (d) are diagrams for explaining the behavior of the particle model for analysis. 6 (a) to 6 (d) show a model in which three particle models P5 to P7 for analysis are bound by a binding chain, and particle models P8 to P11 for analysis. FIG. 6A shows a state before the analysis particle models P5 to P7 move by receiving a force from the analysis particle models P8 to P11. In the figure, the arrows indicate the initial movement directions given to the analysis particle models P5 to P7 before the movement is started by receiving the force from the analysis particle models P8 to P11. By repeating the MD treatment of the analysis particle models P5 to P7 a plurality of times at short time intervals, the analysis particle models P5 to P7 move as shown in FIG. 6B. On the other hand, when MD processing is performed at a long time interval at one time, the analysis particle models P5 to P7 collide with the analysis particle models P8 to P11 after the same time elapses, resulting in behavior that cannot occur in reality. Shown. This is because when MD processing is performed at short time intervals, repulsive force is generated due to interaction when the particle models P5 to P7 for analysis approach the particle models P8 to P11 for analysis, but a long time interval can be calculated once. This is because the repulsive force generated when the analysis particle models P5 to P7 approach the analysis particle models P8 to P11 is not taken into consideration when the execution (MD processing is performed). Therefore, in the MD process, the time interval cannot be lengthened from the viewpoint of calculating the position of the particle model for analysis with high accuracy. On the other hand, in the AI processing by the
このように、予測モジュール100を用意して、シミュレーションモデル1における解析用粒子モデルのそれぞれを注目粒子モデルとして、注目粒子モデルの周りの所定範囲内に位置する近傍粒子モデルの、注目粒子モデルに対する相対位置の情報を少なくとも用いて、予測モジュール100に、第2の時間経過後の注目粒子モデルの位置の情報を予測させることができる。MD処理において解析用粒子モデル同士の衝突等が生じないように設定された短い第3の時間よりも長い第2の時間経過後における注目粒子モデルの位置を、1回のAI処理で予測することができるので、シミュレーション内での経過時間が予め定めた時間になるまでの解析に要する時間を短縮することができる。しかも、AI処理による予測は、MD処理によって得られた学習用粒子モデルの移動の情報を学習データとして機械学習しているので、粒子モデルの衝突等の現実に起こり得ない移動を予測せず、解析モデル内の粒子モデルの挙動を適切に再現することができる。
In this way, the
図7は、一実施形態の複合材料の解析方法のフローの一例を示す図である。
図7に示す解析方法は、コンピュータを用いた分子動力学法を利用した複合材料の解析方法である。すなわち、複合材料の解析は、コンピュータによって実行される。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the flow of the method for analyzing the composite material of one embodiment.
The analysis method shown in FIG. 7 is a method for analyzing a composite material using a molecular dynamics method using a computer. That is, the analysis of the composite material is performed by a computer.
まず、コンピュータは、複合材料の解析モデルである解析用粒子モデルを含んだ解析モデル及び学習用粒子モデルを含んだ学習モデルを作成する(ステップST10)。
作成される解析モデルと学習モデルは、図2に示すようなシミュレーションモデル1である。解析モデルと学習モデルは、同じ構成をしたものであってもよく、さらには同一のものであってもよい。学習モデルは、学習データの作成のために用いるので、解析モデル程と同程度の大規模なシミュレーションモデル1でなくてもよく、解析モデルに比べて小さくてもよい。規模が小さいとは、シミュレーションモデルのモデル作成領域の大きさが小さいこと、および/あるいは解析用粒子モデルの個数が少ないこと、を含む。なお、学習データは、MD処理により計算した解析モデル内の移動後の解析用粒子モデルの位置の情報を新たな学習データとして更新し、更新の度に予測モジュール100に機械学習をさせてもよい。
First, the computer creates an analysis model including an analysis particle model, which is an analysis model of the composite material, and a learning model including a learning particle model (step ST10).
The analysis model and the learning model to be created are the simulation model 1 as shown in FIG. The analysis model and the learning model may have the same configuration or may be the same. Since the learning model is used for creating learning data, it does not have to be a large-scale simulation model 1 as large as the analysis model, and may be smaller than the analysis model. The small scale includes the small size of the model creation area of the simulation model and / or the small number of particle models for analysis. As for the training data, the information on the position of the particle model for analysis after movement in the analysis model calculated by MD processing may be updated as new learning data, and the
次に、コンピュータは、学習モデルを用いた分子動力学法により学習用粒子モデルの計算を行なって学習データを作成する(ステップST12)。図8は、一実施形態の複合材料の解析方法で用いる学習モデルを一軸方向に伸張変形させて学習用粒子モデルの移動をMD処理により計算する一例を示す図である。図8に示す学習モデル2は、図2に示すシミュレーションモデル1と同じ構成を有するモデルである。
コンピュータは、学習用粒子モデルを含む学習モデル2を用いて分子動力学法により第1の時間の経過後の挙動の計算を繰り返し行なう。
これにより、第1の時間より長い第2の時間の期間中の学習用粒子モデルの移動による、第2の時間経過後の学習用粒子モデルの位置の情報、あるいはこの位置の情報及び第2の時間経過後の学習用粒子モデルの移動速度の情報と、この学習用粒子モデルの移動前の位置の情報、あるいはこの位置の情報及び移動前の学習用粒子モデルの移動速度の情報と、をそれぞれ学習出力データ及び学習入力データとして少なくとも含む学習データを作成する。ここで、学習データが、第2の時間経過前後の学習用粒子モデルの位置の情報、あるいはこの位置の情報及び移動速度の情報を少なくとも含むとは、学習データが、さらに、他の情報を含んでもよいことを意味する。他の情報は、学習用粒子モデルの種類の情報、結合鎖の有無の情報、及び、結合鎖がある場合、結合鎖の種類の情報を含む。
Next, the computer calculates the learning particle model by the molecular dynamics method using the learning model and creates the learning data (step ST12). FIG. 8 is a diagram showing an example in which the learning model used in the method for analyzing the composite material of one embodiment is stretched and deformed in the uniaxial direction to calculate the movement of the learning particle model by MD processing. The learning model 2 shown in FIG. 8 is a model having the same configuration as the simulation model 1 shown in FIG.
The computer repeatedly calculates the behavior after the lapse of the first time by the molecular dynamics method using the learning model 2 including the learning particle model.
As a result, the position information of the learning particle model after the lapse of the second time due to the movement of the learning particle model during the period of the second time longer than the first time, or the information of this position and the second Information on the moving speed of the learning particle model after the lapse of time and information on the position of the learning particle model before moving, or information on this position and information on the moving speed of the learning particle model before moving, respectively. Create learning data that includes at least training output data and learning input data. Here, when the training data includes at least the position information of the learning particle model before and after the lapse of the second time, or the information of this position and the information of the movement speed, the training data further includes other information. But it means that it is okay. Other information includes information on the type of the learning particle model, information on the presence or absence of binding chains, and information on the types of binding chains, if any.
次に、コンピュータは、予測モジュール100に機械学習させる(ステップST14)。すなわち、コンピュータは、機械学習した予測モジュール100を用意する。予測モジュール100は、周知のディープラーニングに代表されるニューラルネットワークを用いたモデル、複数の決定木を使用して、「分類」または「回帰」をする、周知のランダムフォレスト法を用いたモデル、LASSO回帰を用いたモデル等を利用して機械学習する。
Next, the computer causes the
次に、コンピュータは、機械学習した予測モジュール100を用いて、解析モデル中の解析用粒子モデルの位置の予測(AI処理)を行う、あるいは、解析モデルを用いた分子動力学法による解析粒子用モデルの位置の計算(MD処理)を行う(ステップST16)。
AI処理では、図1に示すように、解析モデルにおける解析用粒子モデルのそれぞれを注目粒子モデルとして、注目粒子モデルの周りの近傍粒子モデルの、注目粒子モデルに対する相対位置の情報、あるいはこの相対位置の情報及び注目粒子モデル及び近傍粒子モデルの移動速度の情報を用いて、予測モジュール100に、第2の時間経過後の注目粒子モデルの位置の情報及び第2の時間経過後の注目粒子モデルの移動速度の情報を予測させる。
MD処理では、例えば、第2の時間より短い第3の時間の経過後の解析用粒子モデルの位置を分子動力学法により計算する。
こうして、コンピュータは、AI処理あるいはMD処理後の解析用粒子モデルの位置を新たな位置として更新し、次のAI処理あるいはMD処理に用いる解析用粒子モデルの移動前の位置の情報とする(ステップST18)。
Next, the computer uses the machine-learned
In the AI processing, as shown in FIG. 1, each of the particle models for analysis in the analysis model is used as the particle model of interest, and the information on the relative position of the neighboring particle model around the particle model of interest with respect to the particle model of interest, or this relative position. Information on the position of the particle model of interest after the lapse of the second time and information of the position of the particle model of interest after the lapse of the second time and the information of the moving speed of the particle model of interest and the particle model of interest after the lapse of the second time are used in the
In the MD process, for example, the position of the particle model for analysis after the lapse of a third time shorter than the second time is calculated by the molecular dynamics method.
In this way, the computer updates the position of the particle model for analysis after AI processing or MD processing as a new position, and uses it as information on the position of the particle model for analysis used for the next AI processing or MD processing before movement (step). ST18).
次に、コンピュータは、解析モデルの移動に関するシミュレーション内の経過時間が、予め定めた時間に到達したか否かを判定する(ステップST20)。上記経過時間が、予め定めた時間に到達しないと判定した場合、ステップST16に戻り、ステップST16−ST20を繰り返す。上記経過時間が、予め定めた時間に到達したと判定した場合、AI処理およびMD処理を終了し、解析用粒子モデルの移動を終了する。この後、解析用粒子モデルそれぞれに作用する力等を計算して、解析モデル全体に作用する力等の物理量の情報を算出する。こうして、解析用粒子モデルそれぞれの位置の情報を用いて、複合材料の特性の評価を行う(ステップST22)。 Next, the computer determines whether or not the elapsed time in the simulation regarding the movement of the analysis model has reached a predetermined time (step ST20). If it is determined that the elapsed time does not reach the predetermined time, the process returns to step ST16 and steps ST16-ST20 are repeated. When it is determined that the elapsed time has reached a predetermined time, the AI process and the MD process are terminated, and the movement of the particle model for analysis is terminated. After that, the force acting on each of the particle models for analysis is calculated, and the information of the physical quantity such as the force acting on the entire analysis model is calculated. In this way, the characteristics of the composite material are evaluated using the position information of each particle model for analysis (step ST22).
上述したように、一実施形態では、AI処理あるいはMD処理を行った注目粒子モデルの移動後の位置の情報を、さらにAI処理あるいはMD処理を行う際、注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いて、AI処理あるいはMD処理を繰り返し行う。AI処理では、第1の時間よりも長い第2の時間の経過後の解析モデルにおける解析用粒子モデルの位置の情報を1回のAI処理で求めるので、解析に要する時間を短縮して、解析モデル内の解析用粒子モデルの挙動を適切に再現することができる。特に、AI処理を繰り返し行った後、MD処理を行う場合、AI処理を繰り返し行ったときの解析用粒子モデルの予測による位置の誤差をMD処理により修正することができるので、解析用粒子モデルの挙動をより適切に再現することができる。 As described above, in one embodiment, the information on the position of the particle model of interest after the movement of the particle model of interest that has undergone AI processing or MD processing is obtained, and the information of the position of the particle model of interest before movement when further performing AI processing or MD processing. AI treatment or MD treatment is repeated. In the AI process, the position information of the particle model for analysis in the analysis model after the lapse of the second time, which is longer than the first time, is obtained in one AI process, so that the time required for the analysis is shortened and the analysis is performed. The behavior of the particle model for analysis in the model can be reproduced appropriately. In particular, when the MD process is performed after the AI process is repeated, the position error due to the prediction of the particle model for analysis when the AI process is repeated can be corrected by the MD process, so that the particle model for analysis can be used. The behavior can be reproduced more appropriately.
一実施形態によれば、予測モジュール100が機械学習をする学習データは、学習用粒子モデルそれぞれを学習用注目粒子モデルとして、第2の時間の経過前における、学習用注目粒子モデルの周りの所定範囲内に位置する学習用近傍粒子モデルの、学習用注目粒子モデルに対する相対位置の情報と、第2の時間の経過後の学習用注目粒子モデルの位置の情報と、を少なくとも含むことが好ましい。この場合、上記所定範囲は、解析モデルで近傍粒子モデルを制限するために用いる範囲と同じである。このような学習データを用いて、予測モジュール100は、移動前の近傍粒子モデルの位置の情報から、移動後の注目粒子モデルの位置の情報を効率よく予測することができる。
According to one embodiment, the learning data for which the
図9(a)〜(c)は、学習用粒子モデルの1つの学習用注目粒子モデルと学習用近傍粒子モデルの一例を示す図である。図9(a)〜(c)では、わかり易く説明するために、図1に示すフィラーモデル11のように、複数のフィラー粒子モデル11aが凝集した形態ではない。図9(a)中の学習用注目粒子モデルP20を中心とする所定の半径の円の範囲内にある学習用粒子モデルを学習用近傍粒子モデルP21〜P26として定めている。
図9(b)は、学習用粒子モデルの位置の情報を学習用入力データとして用いる例を示している。図9(b)に示すように、学習用注目粒子モデルP20を中心とする所定の半径の範囲内の学習用近傍粒子モデルP21〜P26が、注目粒子モデルP20の移動に影響を与える力を付与するものとして設定される。このような学習用近傍粒子モデルP21〜P26それぞれの、学習用注目粒子モデルP20の位置を中心とする相対位置の情報として、X−Y座標系で表したx,y座標値が用いられる。図9(a)〜(c)の例は、平面上における学習用粒子モデルで表しているので、相対位置の情報として、x,y座標値が用いられるが、3次元空間上の学習用粒子モデルの場合、上記相対位置の情報として、X−Y−Z座標系で表したx,y,z座標値が用いられる。
図9(c)は、第2の時間経過後の学習用注目粒子モデル20と学習用近傍粒子モデルP21−P26の位置の一例を示している。この場合、移動した学習用近傍粒子モデルP21−P26の位置の情報は用いることなく、学習用注目粒子モデルP20の位置の情報を学習用出力データとする。
図9(a)では、一例として学習用注目粒子モデル20と学習用近傍粒子モデルP21〜26を用いたが、図9(a)に示す学習用粒子モデルそれぞれに対して、学習用近傍粒子モデルが設定されて、学習入力データおよび学習用出力データが作成される。
9 (a) to 9 (c) are diagrams showing an example of one learning particle model of interest and a learning neighborhood particle model of the learning particle model. 9 (a) to 9 (c) do not have a form in which a plurality of
FIG. 9B shows an example in which the position information of the learning particle model is used as the learning input data. As shown in FIG. 9B, the learning proximity particle models P21 to P26 within a predetermined radius centered on the learning attention particle model P20 impart a force that affects the movement of the attention particle model P20. Set as to. The x and y coordinate values represented by the XY coordinate system are used as information on the relative positions of the learning neighboring particle models P21 to P26 centered on the position of the learning particle model P20. Since the examples of FIGS. 9A to 9C are represented by a learning particle model on a plane, x and y coordinate values are used as relative position information, but the learning particles in the three-dimensional space. In the case of the model, the x, y, z coordinate values represented by the XYZ coordinate system are used as the relative position information.
FIG. 9C shows an example of the positions of the learning
In FIG. 9A, the learning
なお、学習用近傍粒子モデルP21〜P26は、学習用注目粒子モデルP20を中心とする予め定めた範囲内にある全ての学習用粒子モデルであるが、必要に応じて、学習用近傍粒子モデルの数を制限してもよい。この場合、学習用注目粒子モデルP20に近い学習用粒子モデルを優先的に学習用近傍粒子モデルとして設定することが好ましい。学習用注目粒子モデルP20に近い学習用粒子モデルほど、相互作用により学習用注目粒子モデルP20に付与する力は大きく、学習用注目粒子モデルP20の移動に与える寄与は大きい。
このような学習用近傍粒子モデルを設定するための設定条件を用いる場合、解析モデルを用いてAI処理により予測を行う場合でも、学習用近傍粒子モデルの設定条件と同じ設定条件で近傍粒子モデルを設定することが好ましい。
The learning neighborhood particle models P21 to P26 are all learning particle models within a predetermined range centered on the learning attention particle model P20, but if necessary, the learning neighborhood particle model You may limit the number. In this case, it is preferable to preferentially set the learning particle model close to the learning attention particle model P20 as the learning neighborhood particle model. The closer the learning particle model is to the learning attention particle model P20, the greater the force given to the learning attention particle model P20 by the interaction, and the greater the contribution to the movement of the learning attention particle model P20.
When the setting conditions for setting such a learning neighborhood particle model are used, even when the prediction is performed by AI processing using the analysis model, the neighborhood particle model is set under the same setting conditions as the learning neighborhood particle model. It is preferable to set it.
一実施形態によれば、予測モジュール100は、学習用粒子モデルそれぞれを学習用注目粒子モデルとして、相対位置の情報の他に、第2の時間の経過前の学習用注目粒子モデルの移動速度の情報と、学習用注目粒子モデルの周りの所定範囲内に位置する学習用近傍粒子モデルの、学習用注目粒子モデルに対する相対移動速度(学習用注目粒子モデルの移動速度をゼロとする)の、第2の時間の経過前の情報と、を学習入力データとし、学習用注目粒子モデルの第2の時間の経過後の移動速度の情報を学習出力データとして機械学習してもよい。このとき、AI処理による予測では、注目粒子モデルの第2の時間の経過後の位置の情報の他に、近傍粒子モデルの、注目粒子モデルに対する相対移動速度の情報から、第2の時間の経過後の注目粒子モデルの移動速度の情報も予測することが好ましい。移動速度の情報は、移動方向と移動方向における移動速度の値を含む。学習用注目粒子モデルの第2の時間の経過後の相対移動速度とは、第2の時間の経過前の学習用注目粒子モデルの移動速度ゼロからの移動速度の変化分に対応する。この相対移動速度に、第2の時間の経過前の注目粒子モデルの移動速度を加算することにより、第2の時間の経過後の注目粒子モデルの移動速度を求めることができる。第2の時間の経過前の注目粒子モデルの移動方向に、第2の時間の経過後の注目粒子モデルの移動方向を加えることにより、第2の時間の経過後の注目粒子モデルの移動方向を求めることができる。
注目粒子モデル及び近傍粒子モデルの移動速度を考慮することにより、注目粒子モデルが近傍粒子モデルに衝突するあるいは極めて接近する等の現実的に起こりえない移動を回避することができる。このため、学習用入力データとして用いる学習用粒子モデルにおける第2の時間の経過前の情報として、学習用注目粒子モデルに対する相対移動速度の情報を用いるとよい。
According to one embodiment, the
By considering the moving speeds of the particle model of interest and the nearby particle model, it is possible to avoid unrealistic movement such as the particle model of interest colliding with or extremely close to the neighboring particle model. Therefore, it is preferable to use the information of the relative movement speed with respect to the learning particle model as the information before the passage of the second time in the learning particle model used as the learning input data.
また、移動速度及び移動方向の情報の他に、加速度の情報(加速度の大きさと加速する方向)を学習データとして含ませてもよい。 Further, in addition to the information on the moving speed and the moving direction, the information on the acceleration (the magnitude of the acceleration and the direction of acceleration) may be included as the learning data.
一実施形態によれば、予測モジュール100により得られる第2の時間の経過前後間の解析用粒子モデルの変位量の分布と、解析用粒子モデルを分子動力学法により第2の時間の時間間隔より短い時間間隔で繰り返し計算することで得られる第2の時間の経過前後間の解析用粒子モデルの変位量の分布との差が、許容範囲内になるように、予測モジュール100は、機械学習時に設定される予測モジュール100のパラメータを調整することにより作成されることが好ましい。予測モジュール100による解析用粒子モデルの変位量分布と、MD処理における解析用粒子モデルの変位量分布の差を許容範囲内にする、すなわち差を小さくすることにより、AI処理における予測精度が高くなる。
また、一実施形態によれば、予測モジュール100による予測結果として得られる第2の時間の経過時の解析用粒子モデルにおける移動速度の分布と、解析用粒子モデルを分子動力学法により第2の時間の時間間隔よりも短い時間間隔で繰り返し計算することにより得られる第2の時間の経過時の解析用粒子モデルにおける移動速度の分布との差が、許容範囲内になるように、予測モジュール100は、機械学習で設定される予測モジュール100のパラメータを調整することにより作成されることも好ましい。予測モジュール100による解析用粒子モデルの移動速度分布と、MD処理における解析用粒子モデルの移動速度分布の差を許容範囲内にする、すなわち差を小さくすることにより、AI処理における予測精度が高くなる。
このような調整するパラメータとして、例えば、ディープラーニングの場合、レイヤー数やノード数が挙げられる。
According to one embodiment, the distribution of the displacement amount of the particle model for analysis before and after the passage of the second time obtained by the
Further, according to one embodiment, the distribution of the moving speed in the analysis particle model over time obtained as the prediction result by the
Examples of such adjustment parameters include the number of layers and the number of nodes in the case of deep learning.
一実施形態によれば、学習モデルと解析モデルは、同じモデル作成条件により作成されることが好ましい。作成条件は、例えば、少なくともポリマー粒子モデルの個数密度、相互作用の種類、及び温度を含むことが好ましい。温度は、粒子モデルにおける移動速度の平均値によって表されるので、同じ温度とは、解析用粒子モデルの移動速度の平均値が略同一であることをいう。学習モデル及び解析モデルが、図2に示すように、ポリマーモデル21内にフィラー粒子モデル11aが多数配置されたモデルの場合、フィラー粒子モデル11aの充填によってポリマー粒子モデル21aは引き寄せられて、ポリマー粒子モデル21aの個数密度が、場所によって変化する。このような場合、解析モデルを用いてAI処理を行う際、ポリマー粒子モデル21aの個数密度の情報を識別しながらAI処理による位置の予測を行うことが好ましい。したがって、学習データは、ポリマー粒子モデルの個数密度の情報を含み、予測モジュール100は、ポリマー粒子モデルの位置の情報の他に、個数密度の情報も合わせて機械学習をすることが好ましい。この場合、フィラー粒子モデル11aが凝集したフィラーモデル11における表面積率または体積分率は、学習モデルと解析モデル間で略同一であることが好ましい。この場合、フィラーモデルの配置やフィラーモデルの径等は識別ぢなくてもよい。
このような同じモデル作成条件を、学習モデルと解析モデルの作成に用いることにより、AI処理による予測精度は向上する。
According to one embodiment, the learning model and the analysis model are preferably created under the same model creation conditions. The preparation conditions preferably include, for example, at least the number density of the polymer particle model, the type of interaction, and the temperature. Since the temperature is represented by the average value of the moving speeds in the particle model, the same temperature means that the average values of the moving speeds of the particle model for analysis are substantially the same. When the learning model and the analysis model are models in which a large number of
By using such the same model creation conditions for creating a learning model and an analysis model, the prediction accuracy by AI processing is improved.
また、一実施形態によれば、学習モデルを用いた分子動力学法による計算と、解析モデルを用いた分子動力学法による計算は、互いに同じ解析条件で行われることが好ましい。例えば、図8に示すような一軸伸張を解析モデルで再現する場合、学習モデルでも一軸伸張を再現するように分子動力学法で計算することにより得られた学習データを用いて予測モジュール100は、機械学習させる。この場合、学習モデル及び解析データで再現する一軸伸張における伸長速度を同じに揃えることが好ましい。学習モデル及び解析モデルにおいてせん断変形を再現する場合、せん断速度を同じに揃えることが好ましい。この場合、学習モデルで移動を計算するときの第1の時間の間隔は、上述したように、解析モデルで予測する第2の時間の間隔よりも短い。
Further, according to one embodiment, it is preferable that the calculation by the molecular dynamics method using the learning model and the calculation by the molecular dynamics method using the analysis model are performed under the same analysis conditions. For example, when the uniaxial extension as shown in FIG. 8 is reproduced by the analysis model, the
なお、複合材料中の複数の物質をモデル化するために、解析用粒子モデル及び学習用粒子モデルのそれぞれは、複数種類の粒子モデルを含む場合が多い。この場合、学習データは、学習用粒子モデルに関する粒子モデルの種類の情報を含み、AI処理における予測では、注目粒子モデル及び近傍粒子モデルに関する粒子モデルの種類の情報を用いることが好ましい。注目粒子モデルの種類によって、注目粒子モデルに付与する質量は異なるので、同じ力を受けても、注目粒子モデルの移動量は、粒子モデルの種類によって異なる。したがって、AI処理による予測精度の向上のためにも、学習データは、学習用粒子モデルに関する粒子モデルの種類の情報を含み、AI処理における予測では、注目粒子モデル及び近傍粒子モデルに関する粒子モデルの種類の情報を用いることが好ましい。したがって、AI処理では、予測モジュール100は、注目粒子モデルの種類の情報と、注目粒子モデルに対する近傍粒子モデルの相対位置の情報を少なくとも用いて、注目粒子モデルの第2の時間経過後の位置を予測することが好ましい。
In order to model a plurality of substances in the composite material, each of the analysis particle model and the learning particle model often includes a plurality of types of particle models. In this case, the training data includes information on the type of particle model related to the particle model for learning, and it is preferable to use information on the type of particle model related to the particle model of interest and the neighboring particle model in the prediction in AI processing. Since the mass applied to the attention particle model differs depending on the type of the particle model of interest, the amount of movement of the particle model of interest differs depending on the type of the particle model even if the same force is applied. Therefore, in order to improve the prediction accuracy by AI processing, the training data includes information on the type of particle model related to the particle model for training, and in the prediction in AI processing, the type of particle model related to the particle model of interest and the neighboring particle model. It is preferable to use the information of. Therefore, in the AI process, the
また、相互作用は、2つの粒子モデル間に作用するので、相互作用の力の種類は、2つの粒子モデルによって定まる。したがって、学習データは、学習用注目粒子モデルの周りの学習用近傍粒子モデルとの間で作用する、分子動力学法で用いる相互作用の力の種類の情報を含み、AI処理における予測では、注目粒子モデル及び近傍粒子モデルに関する相互作用の力の種類の情報を用いることが、AI処理による予測精度の向上のために好ましい。したがって、AI処理では、予測モジュール100は、相互作用の力の種類の情報と、注目粒子モデルに対する近傍粒子モデルの相対位置の情報と、を少なくとも用いて、予測モジュール100は、注目粒子モデルの第2の時間経過後の位置を予測することが好ましい。
Also, since the interaction acts between the two particle models, the type of force of the interaction is determined by the two particle models. Therefore, the training data contains information on the types of interaction forces used in molecular dynamics that act with the learning neighbor particle model around the training particle model of interest and is of interest in predictions in AI processing. It is preferable to use information on the type of interaction force for the particle model and the neighboring particle model in order to improve the prediction accuracy by AI processing. Therefore, in AI processing, the
また、ポリマー粒子モデル21aは、図2に示すように、結合鎖21bにより他のポリマー粒子モデル21aと結合して移動の自由度が制限されている。このような移動の制限は、相互作用の力や結合鎖により受ける力によって表されるが、予測精度の向上のためには、注目粒子モデルが、近傍粒子モデルと結合鎖によって結合されているのか否かの情報を取得して、AI処理による予測に用いることが好ましい。したがって、学習データは、学習用粒子モデルの1つが、この学習用粒子モデルの1つの周りにある学習用粒子モデルと結合鎖で結合した結合粒子モデルである場合、この結合粒子モデルを、結合鎖で結合しない非結合学習用粒子モデルと区別できる結合鎖の有無の情報を含み、AI処理における予測では、注目粒子モデル及び近傍粒子モデルに関する結合鎖の有無の情報を用いることが好ましい。
注目粒子モデルが結合粒子モデルである場合、注目粒子モデルは、結合鎖が連続して並んだ主鎖中にあるのか、主鎖の末端にあるのかによって移動の制限も異なる。このため、注目粒子モデルが結合粒子モデルである場合、結合粒子モデルが主鎖中にあるのか、末端にあるのかの情報を用いて、AI処理による予測ができるように、学習データも、結合粒子モデルが主鎖中にあるのか、末端にあるのかの情報を含み、予測モジュール100は、この情報を用いて予め機械学習をしていることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 2, the
When the particle model of interest is a bound particle model, the particle model of interest also has different movement restrictions depending on whether the bound particles are in a continuous main chain or at the end of the main chain. Therefore, when the particle model of interest is a bound particle model, the training data is also the bound particle so that the prediction can be made by AI processing using the information on whether the bound particle model is in the main chain or at the end. It contains information on whether the model is in the main chain or at the end, and the
さらに、結合鎖の種類によって注目粒子モデルの移動の制限も異なる。このため、学習データは、学習用粒子モデルの1つが、この学習用粒子モデルの1つの周りにある学習用粒子モデルと結合鎖で結合した結合粒子モデルである場合、この結合粒子モデルを、他の異なる種類の結合鎖で結合した結合粒子モデルと区別できる結合鎖の種類の情報を含み、AI処理における予測では、注目粒子モデル及び近傍粒子モデルに関する結合鎖の種類の情報を用いることが、予測精度の向上の点から好ましい。 Furthermore, the movement limitation of the particle model of interest differs depending on the type of binding chain. Therefore, if one of the learning particle models is a bound particle model that is bound by a bound chain to the training particle model that surrounds one of the training particle models, the training data includes this bound particle model. It contains information on the type of bound particle that can be distinguished from the bound particle model bound by different types of bound particles, and it is predicted that the prediction in AI processing will use the information on the type of bound particle related to the particle model of interest and the neighboring particle model. It is preferable from the viewpoint of improving accuracy.
図10は、一実施形態の複合材料の解析方法で得られる予測結果の妥当性の一例を示す図である。
図10は、時刻/繰り返し“0”における解析用粒子モデルの位置の情報を初期情報として、シミュレーション内で時間が経過したときの、結合鎖で結合した解析用粒子モデル間の最大結合長さ(結合した解析用粒子モデルにおける最大離間距離)の変化の一例を示している。線Aは、第1の時間間隔で、MD処理により繰り返し計算したときの各“時刻/繰り返し”における最大結合長さの変動を示している。したがって、横軸は、第1の時間を基準にした時間の経過を示す。線B,Cは、MD処理を所定回数繰り返し行った後、第1の時間より長い時間の経過時の解析用粒子モデルのAI処理による位置の情報から求めた最大結合長さを示している。横軸の“時刻/繰り返し44”における線Bの最大結合長さは、“時刻/繰り返し0”から“時刻/繰り返し40”になるまでMD処理を繰り返し行って得られる解析用粒子モデルの位置の情報から、横軸で“時刻/繰り返し44”になる時間における解析用粒子モデルの位置の情報を1回のAI処理で予測することにより求めた最大結合長さを示している。したがって、線Bの“時刻/繰り返し”の値がN(5以上の自然数)であるときの最大結合長さは、“時刻/繰り返し0”から“時刻/繰り返しN−4”になるまでMD処理を繰り返し行った解析用粒子モデルの位置の情報から、横軸で“時刻/繰り返しN”になる時間における解析用粒子モデルの位置の情報を1回のAI処理で予測することにより求めた最大結合長さである。
また、横軸の“時刻/繰り返し42”における線Cの最大結合長さは、“時刻/繰り返し0”から“時刻/繰り返し40”になるまでMD処理を繰り返し行った解析用粒子モデルの位置の情報から、横軸で“時刻/繰り返し42”になる時間における解析用粒子モデルの位置の情報を1回のAI処理で予測することにより求めた最大結合長さを示している。したがって、線Cの“時刻/繰り返し”の値がM(3以上の自然数)であるときの最大結合長さは、“時刻/繰り返し0”から“時刻/繰り返しM−2”になるまでMD処理を繰り返し行って得られる解析用粒子モデルの位置の情報から、横軸で“時刻/繰り返しM”になる時間における解析用粒子モデルの位置の情報を1回のAI処理で予測することにより求めた最大結合長さである。
すなわち、線Bは、第1の時間の4倍の時間間隔で一度に解析用粒子モデルの位置をAI処理で予測した結果を示し、線Cは、第1の時間の2倍の時間間隔で一度に解析用粒子モデルの位置をAI処理で予測した結果を示している。
線B,Cは、線Aに近似しており、AI処理による予測結果が、MD処理による計算結果に近似していることがわかる。このため、AI処理による予測結果は、適切であるといえる。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the validity of the prediction result obtained by the method for analyzing the composite material of one embodiment.
FIG. 10 shows the maximum bond length between the analysis particle models bonded by the bond chain when the time elapses in the simulation, using the information on the position of the analysis particle model at time / repetition “0” as the initial information. An example of a change in the maximum separation distance) in the combined analytical particle model is shown. Line A shows the variation in the maximum bond length at each “time / repetition” when iteratively calculated by MD processing at the first time interval. Therefore, the horizontal axis indicates the passage of time with respect to the first time. Lines B and C show the maximum bond length obtained from the position information obtained by AI processing of the particle model for analysis when a time longer than the first time elapses after the MD processing is repeated a predetermined number of times. The maximum bond length of line B at "time / repetition 44" on the horizontal axis is the position of the particle model for analysis obtained by repeating MD processing from "time / repetition 0" to "time /
The maximum bond length of the line C at "time / repetition 42" on the horizontal axis is the position of the particle model for analysis in which MD processing is repeated from "time / repetition 0" to "time /
That is, the line B shows the result of predicting the position of the particle model for analysis at one time by AI processing at a time interval four times the first time, and the line C shows the result at a time interval twice the first time. The result of predicting the position of the particle model for analysis by AI processing at one time is shown.
The lines B and C are close to the line A, and it can be seen that the prediction result by the AI processing is close to the calculation result by the MD processing. Therefore, it can be said that the prediction result by AI processing is appropriate.
図11は、一実施形態の複合材料の解析方法で得られる予測結果の妥当性の他の一例を示す図である。
図11では、図8に示すように、約100万個の解析用粒子モデルを解析モデルに含ませて、一軸伸張を解析モデルに与えた時の歪みに対する応力の結果を示している。図中の線Dは、解析モデルを第1の時間の間隔で繰り返しMD処理により計算したときの、歪みに対する応力の計算結果を示している。図中の線Eは、解析モデルを第1の時間の間隔で10回MD処理を連続して繰り返し行った後、AI処理により、第1の時間の4倍の時間で解析用粒子モデルの位置を予測する処理を1回として、複数回、この処理を繰り返すことによって得られる歪みに対する応力の結果を示している。すなわち、線Eは、MD処理10回、AI処理を1回、MD処理を10回、AI処理を1回、・・・と順番に繰り返す処理を行った結果である。
図11に示すように、線Eは線Dに近似しており、AI処理を行っても、MD処理と同等の結果を得ることができることがわかる。このため、AI処理による予測結果は、適切であるといえる。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the validity of the prediction result obtained by the method for analyzing the composite material of one embodiment.
In FIG. 11, as shown in FIG. 8, about 1 million particle models for analysis are included in the analysis model, and the results of stress due to strain when uniaxial elongation is applied to the analysis model are shown. The line D in the figure shows the calculation result of the stress against the strain when the analysis model is repeatedly calculated by the MD process at the first time interval. Line E in the figure shows the position of the particle model for analysis in four times the time of the first time by AI processing after the analysis model is continuously repeated 10 times at the first time interval. The result of the stress against the strain obtained by repeating this process a plurality of times is shown. That is, the line E is the result of repeating the MD process 10 times, the AI process 1 time, the MD process 10 times, the AI process 1 time, and so on.
As shown in FIG. 11, the line E is similar to the line D, and it can be seen that even if the AI processing is performed, the same result as the MD processing can be obtained. Therefore, it can be said that the prediction result by AI processing is appropriate.
AI処理において要する時間は、解析用粒子モデルのそれぞれを注目粒子モデルとして、注目粒子モデルに対する近傍粒子モデルの相対位置の情報を作成する位置情報処理に多くの時間を費やし、一方、この情報を用いて予測モジュール100が予測する処理に要する時間は極めて短い。同様に、MD処理における計算に要する時間も、解析用粒子モデルのそれぞれを注目粒子モデルとして、注目粒子モデルに対する近傍粒子モデルの相対位置の情報を作成する位置情報処理に多くの時間を費やし、一方、この情報を用いて運動方程式にしたがって移動速度を算出する処理に要する時間は極めて短い。本実施形態の解析を行う時、経過時間が予め定めた時間に到達するまでMD処理あるいはAI処理を繰り返すので、MD処理において用いる第1の時間間隔より長い第2の時間間隔で解析用粒子モデルの位置を予測することができるAI処理を用いることで、繰り返し回数が少なくなり、これに伴って位置情報処理に要する合計の時間を短くすることができる。このため、図11に示す線Eの場合、第1の時間の14倍の時間が経過するまでの処理を行う解析において、MD処理を10回、AI処理を1回行うので、11回の位置情報処理を行う。一方、図11に示す線Dの場合、第1の時間の14倍の時間が経過するまで処理を行う解析において、MD処理を14回行うので、14回の位置情報処理を行う。このため、線Eの場合の解析時間の大部分を占める位置情報処理に要する時間は、線Dの場合の位置情報処理に要する時間の0.73倍(=11/14)となり、位置情報処理に要する合計の時間が27%短縮する。したがって、MD処理の回数に対するAI処理の回数の比を増やすことにより、位置情報処理に要する時間はより短縮する。
このように、AI処理による予測を用いて、MD処理で用いる第1の時間間隔より長い第2の時間間隔で1回の予測を行うことができるので、解析時間が短縮する。
As for the time required for AI processing, a large amount of time is spent on position information processing for creating information on the relative position of the neighboring particle model with respect to the particle model of interest, using each of the particle models for analysis as the particle model of interest, while using this information. The time required for the process predicted by the
In this way, the prediction by the AI process can be used to perform one prediction at a second time interval longer than the first time interval used in the MD process, so that the analysis time is shortened.
図12は、一実施形態の複合材料の解析方法を行う解析装置の機能ブロック図である。
図12に示すように、解析装置50は、処理部52と記憶部54とを含むコンピュータで構成される。解析装置50は、マウスやキーボードを備えた入力操作系53及びモニタ55と電気的に接続されている。入力操作系53は、複合材料のモデルの作成対象であるポリマー及びフィラーに関する情報、複合材料の評価を行うための解析の種類を含む解析条件、解析における境界条件、及び解析モデルに与える入力の条件等のデータを設定する。これらの入力したデータは、処理部52又は記憶部54へ送られる。
FIG. 12 is a functional block diagram of an analysis device that performs an analysis method for a composite material of one embodiment.
As shown in FIG. 12, the
処理部52は、例えば、図示されない中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)及びメモリを含む。処理部52は、各種処理を実行する際にコンピュータプログラムを記憶部54から読み込んでコンピュータプログラムを起動させる。コンピュータプログラムは、各種処理を実行する。例えば、処理部52は、記憶部54から予め記憶された各種処理に関するデータを必要に応じて適宜メモリ上の自身に割り当てられた領域に展開し、展開したデータに基づいて複合材料の解析モデルあるいは学習モデルの作成、及び解析モデル1を用いた複合材料の特性を評価するための解析に関する以下説明する各種処理を実行する。
The
処理部52は、モデル作成部52aと、条件設定部52bと、予測モジュール部52cと、計算処理部52dと、予測処理部52eと、評価部52fと、を含む。
モデル作成部52aは、予め記憶部54に記憶されたデータ及び入力された各種条件に基づいて、分子動力学法に適した解析モデル及び学習モデルを作成する。図2に示すようなフィラー及びポリマーなどの複合材料をモデル化した解析モデル及び学習モデルを作成する場合、モデル作成部52aは、フィラー及びポリマーの分子数、分子量、分子鎖長、分子鎖数、分岐、形状、大きさ、及び作成する解析モデル及び学習モデルに含まれる分子数である目標分子数などの構成要素の配置の設定、及びMD処理およびAI処理に用いる第1の時間、第2の時間及び第3の時間、さらには、図5に示すように繰り返し処理を行う時のMD処理及びAI処理のシーケンスなどの設定を行う。また、モデル作成部52aは、フィラー粒子モデル11a間、ポリマー粒子モデル21a間及びフィラー・ポリマー粒子モデル間の結合、及び分子間力などの相互作用の各種計算パラメータの初期条件の設定を行う。また、モデル作成部52aは、必要に応じて図3に示す架橋結合鎖21c等も作成する。
The
The
解析用粒子モデルであるフィラー粒子モデル11a間の相互作用及びポリマー粒子モデル21a間の相互作用を含む粒子モデル間の相互作用を調整する計算パラメータとしては、上述したレナード・ジョーンズポテンシャルの場合、σ、εの値が設定される。
The calculation parameters for adjusting the interaction between the particle models including the interaction between the
条件設定部52bは、伸張解析、振動解析、せん断解析などの複合材料を評価するための解析に用いる試験の種類及び解析条件を設定する。解析条件は、例えば、伸張解析の場合、解析モデル及び学習モデルの伸び率や一軸伸張、二軸伸張、及び伸張速度等の条件を含む。 The condition setting unit 52b sets the type of test and analysis conditions used for analysis for evaluating a composite material such as extension analysis, vibration analysis, and shear analysis. For example, in the case of extension analysis, the analysis conditions include conditions such as the elongation rate of the analysis model and the learning model, uniaxial extension, biaxial extension, and extension rate.
計算処理部52dは、条件設定部52bによって設定された解析条件に基づいて解析モデルあるいは学習モデルの分子動力学法を用いた数値計算を実行する。また、計算処理部52dは、モデル作成部52aによって作成され、解析用粒子モデルあるいは学習用粒子モデルが初期状態の位置に配置されている解析モデルあるいは学習用モデル、あるいは、時間が経過して初期状態の解析用粒子モデルあるいは学習用粒子モデルが移動した後の、メモリに記憶された解析モデルあるいは学習用モデルを用いて、分子動力学法による数値計算を実行して物理量を取得する。計算処理部52dは、数値解析として、伸張解析、せん断解析などの変形解析や振動解析を実行する。具体的には、計算処理部52dは、数値計算の結果として得られる解析モデルあるいは学習モデルにおける各粒子モデルにおける第1の時間あるいは第3の時間の経過後の位置の情報、あるいはこの位置の情報及び移動速度の情報、また計算結果で得られた値に所定の演算処理を実行した歪みなどの物理量を算出し、これらの計算結果を、第1の時間あるいは第3の時間の経過後の計算結果として、第1の時間経過後の移動した解析用粒子モデルあるいは第3の時間経過後の学習用粒子モデルを含んだ解析モデルあるいは学習モデルとともにメモリに記憶させる。
計算処理部52dは、条件設定部52bで設定したシーケンスに従がって分子動力学法による計算を次に行う場合、メモリに記憶した第1の時間経過後の解析モデルあるいは第3の時間経過後の学習モデルを用いて計算を行う。
The
When the
学習モデルを用いて分子動力学法により計算を行うのは、予測モジュール100に機械学習をさせるための学習データを作成するためである。解析モデルを用いてMD処理を行うのは、複合材料の特性の評価のための解析を行うためである。したがって、予測モジュール部52cに機械学習して構築されたモジュールが事前に用意される場合、学習データを作成することは不要である。したがって、この場合、モデル作成部52aにおいて学習モデルを作成する必要はなく、さらに計算処理部52dにおいて、予測モジュール100に機械学習をさせるための学習データを作成するために学習モデルを用いた分子動力学による計算を行う必要もない。
The reason why the calculation is performed by the molecular dynamics method using the learning model is to create learning data for making the
予測モジュール部52cは、図1に示す機能を有する予測モジュール100を備える。
このような予測モジュール100は、予測モジュール部52cにおいて、分子動力学法による計算によって得られメモリに記憶された第1の時間間隔前後の学習用粒子モデルの位置の情報あるいはこの位置の情報及び移動速度の情報を少なくとも用いて、第1の時間より長い第2の時間経過前後の学習用粒子モデルの位置の情報を学習データの学習入力データ及び学習出力データとして作成する。
予測モジュール部52cは、予測モジュール100に、学習データによって機械学習をさせる。
The
In such a
The
予測処理部52eは、条件設定部52bで設定したシーケンスに従がってAI処理を行う場合、予測モジュール100が、メモリに記憶された解析モデルを用いて第2の時間経過後の解析用粒子モデルの位置の情報、あるいはこの位置の情報及び移動速度の情報を予測する。具体的には、解析用粒子モデルそれぞれを注目粒子モデルとして、予測モジュール100が注目粒子モデルの位置の情報、あるいはこの位置の情報及び移動速度の情報を予測する(AI処理)。予測モジュール100が予測した解析用粒子モデルの位置の情報は、第2の時間経過後の解析用粒子モデルの位置の情報を含んだ解析モデルとともにメモリに記憶される。
こうして、条件設定部52bで設定したMD処理及びAI処理のシーケンスに従がって計算処理部52dによるMD処理及び予測処理部52eによるAI処理を、シミュレーション内の経過時間が予め定めた時間に到達するまで繰り返す。
When the
In this way, the elapsed time in the simulation reaches a predetermined time for the MD processing by the
評価部52fは、経過時間が定めた時間に到達するまでの解析モデル内の解析用粒子モデルの位置の情報、あるいはこの位置の情報及び移動速度の情報をメモリから読み出してまとめ、さらに、解析モデルにおける予め定めた物理量を算出する。例えば、一軸伸張による伸張解析を行った場合、歪みに対する応力を物理量として算出する。また、伸張解析において、結合鎖で結合されている解析用粒子モデルが予め定めた距離を超える場合、結合鎖が破断したと判断して、結合鎖によって作用する力が低減するように変更することにより、結合鎖の破断を再現しつつ、結合鎖の破断数を複合材料における破断特性の指標として算出する。
The
記憶部54は、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ及びCD−ROMなどの読み出しのみが可能な記録媒体である不揮発性のメモリ、並びに、RAM(Random Access Memory)のような読み出し及び書き込みが可能な記録媒体である揮発性のメモリが適宜組み合わせられる。
The
記憶部54には、入力操作系53を介して解析対象となる複合材料の解析モデル及び学習モデルを作成するためのデータ、例えば、カーボンブラック、シリカ、及びアルミナなどのフィラーのデータ、ゴム、樹脂、及びエラストマーなどのポリマーのデータなどが記憶されている。また、記憶部54には、複合材料の解析方法を実現するためのコンピュータプログラムなどが記憶されている。このコンピュータプログラムは、コンピュータ又はコンピュータシステムに既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施の形態に係る複合材料の解析方法を実現できるものであってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)及び周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
In the
モニタ55は、例えば、液晶表示装置等の表示用デバイスである。モニタ55は、上述したMD処理及びAI処理を実行するための条件及び解析モデル及び学習モデルに変形等を与える入力を設定するための設定画面が表示され、また、予測処理部52eにおける解予測途中あるいは予測終了時の解析モデルの状態を表示し、さらに、評価部52fで求めた物理量を用いた複合材料の評価結果を表示する。なお、記憶部54は、データベースサーバなどの他の装置内にあってもよい。例えば、解析装置50は、入力操作系53及びモニタ55を備えた端末装置から通信により処理部52及び記憶部54にアクセスするものであってもよい。
The
このように、コンピュータプログラムは、複合材料の解析方法をコンピュータに実行させることができる。 In this way, the computer program can cause the computer to execute the method of analyzing the composite material.
以上、本発明の複合材料の解析方法、及び複合材料の解析用コンピュータプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 The method for analyzing the composite material of the present invention and the computer program for analyzing the composite material have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements are made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may make changes.
1 シミュレーションモデル
2 学習モデル
11,11A,11B,11C,11D フィラーモデル
11a フィラー粒子モデル
21,21A,21B,21C ポリマーモデル
21a ポリマー粒子モデル
21b 結合鎖
21c 架橋結合鎖
50 解析装置
52 処理部
52a モデル作成部
52b 条件設定部
52c 予測モジュール部
52d 計算処理部
52e 予測処理部
52f 評価部
53 入力操作系
54 記憶部
55 モニタ
100 予測モジュール
1 Simulation model 2
Claims (14)
(1)前記コンピュータが、前記解析用粒子モデルを含む前記解析モデルを作成する作成ステップと、
(2)前記コンピュータが、学習入力データ及び学習出力データを含む学習データを用いて機械学習をした予測モジュールを用意するステップであって、前記学習出力データは、前記物質をモデル化した学習用粒子モデルを含む学習モデルを用いて前記分子動力学法により第1の時間の間隔で前記挙動の計算を繰り返し行なうことにより前記第1の時間より長い第2の時間の期間中の前記学習用粒子モデルの移動によって位置が変化した、前記第2の時間経過後の前記学習用粒子モデルの位置の情報、あるいは、前記第2の時間経過後の前記学習用粒子モデルの位置の情報及び前記学習用粒子モデルの前記第2の時間経過後の移動速度の情報を少なくとも含み、前記学習入力データは、該学習用粒子モデルの前記第2の時間経過前の位置の情報、あるいは、前記第2の時間経過前の位置の情報及び前記学習用粒子モデルの前記第2の時間経過前の移動速度の情報を含む、予測モジュール用意ステップと、
(3)前記コンピュータが、前記解析モデルにおける前記解析用粒子モデルそれぞれを注目粒子モデルとして、前記注目粒子モデルの周りの所定範囲内に位置する近傍粒子モデルの、前記注目粒子モデルに対する相対位置の情報、あるいは、前記相対位置の情報及び前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルの移動速度の情報を少なくとも用いて、前記予測モジュールに、前記第2の時間経過後の前記注目粒子モデルの位置の情報、あるいは前記第2の時間経過後の前記注目粒子モデルの位置の情報及び前記第2の時間経過後の前記注目粒子モデルの移動速度の情報を予測させる予測処理を行うことにより、前記シミュレーションにおける経過時間が予め定めた時間になるまで前記注目粒子モデルの位置の情報を求める位置取得ステップと、
(4)前記コンピュータが、前記位置取得ステップで求めた前記位置の情報を用いて、複合材料の特性の評価を行う評価ステップと、
を含む、ことを特徴とする複合材料の解析方法。 An analysis method in which a computer evaluates the characteristics of a composite material by simulating the behavior of the analysis particle model using an analysis model that includes a plurality of analysis particle models that model substances in the composite material. There,
(1) A creation step in which the computer creates the analysis model including the analysis particle model, and
(2) The computer is a step of preparing a prediction module in which machine learning is performed using learning data including learning input data and learning output data, and the learning output data is a learning particle that models the substance. The learning particle model during the second time period longer than the first time by repeating the calculation of the behavior at the first time interval by the molecular dynamics method using the learning model including the model. Information on the position of the learning particle model after the lapse of the second time, or information on the position of the learning particle model after the lapse of the second time and the learning particle whose position has changed due to the movement of The learning input data includes at least information on the movement speed of the model after the lapse of the second time, and the training input data is information on the position of the learning particle model before the lapse of the second time, or the lapse of the second time. A prediction module preparation step that includes information on the previous position and information on the movement speed of the learning particle model before the second time elapses.
(3) Information on the relative position of the neighboring particle model located within a predetermined range around the attention particle model with respect to the attention particle model, using each of the analysis particle models in the analysis model as the attention particle model. Alternatively, using at least the relative position information and the moving speed information of the attention particle model and the neighboring particle model, the prediction module is provided with the position information of the attention particle model after the lapse of the second time. Alternatively, the elapsed time in the simulation is performed by performing a prediction process for predicting the position information of the focused particle model after the lapse of the second time and the moving speed information of the focused particle model after the lapse of the second time. The position acquisition step of obtaining the position information of the particle model of interest until is reached a predetermined time, and
(4) An evaluation step in which the computer evaluates the characteristics of the composite material using the position information obtained in the position acquisition step.
A method for analyzing a composite material, which comprises.
前記位置取得ステップは、前記コンピュータが、
前記計算処理で得られた前記解析用粒子モデルの移動後の位置の情報を前記予測処理で用いる前記注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いて前記予測処理を行うステップ、
前記予測処理で得られた前記注目粒子モデルの移動後の位置の情報を前記計算処理で用いる前記解析用粒子モデルの移動前の位置の情報として用いて前記計算処理を行うステップ、及び
前記予測処理で得られた前記注目粒子モデルの移動後の位置の情報を前記予測処理で用いる前記注目粒子モデルの移動前の位置の情報として用いてさらに前記予測処理を行うステップ、
のうちのいずれか1つのステップを繰り返し行うことにより、経過時間が前記第2の時間よりも長い予め定めた時間になるまで前記解析モデルにおける前記解析用粒子モデルの位置の情報を求めることにより、複合材料の特性の解析を行う、請求項1に記載の複合材料の解析方法。 The position of the position acquisition step is changed by the movement of the particle model for analysis during the period of the third time by the computer performing the calculation of the behavior by the molecular dynamics method using the analysis model. Further includes a calculation process for calculating the position information of the particle model for analysis after the lapse of the third time.
In the position acquisition step, the computer
A step of performing the prediction process using the information on the position of the particle model for analysis after movement obtained in the calculation process as the information on the position of the particle model of interest before movement used in the prediction process.
A step of performing the calculation process using the information on the position of the particle model of interest after movement obtained in the prediction process as information on the position of the particle model for analysis before movement used in the calculation process, and the prediction process. The step of further performing the prediction process by using the position information after the movement of the attention particle model obtained in the above as the position information before the movement of the attention particle model used in the prediction process.
By repeating any one of the steps, information on the position of the particle model for analysis in the analysis model is obtained until the elapsed time reaches a predetermined time longer than the second time. The method for analyzing a composite material according to claim 1, wherein the characteristics of the composite material are analyzed.
前記予測処理では、前記注目粒子モデルの前記第2の時間の経過後の位置の情報の他に、前記第2の時間の経過後の前記注目粒子モデルの移動速度の情報も予測する、請求項4に記載の複合材料の解析方法。 In addition to the relative position information, the prediction module includes information on the moving speed of the learning attention particle model before the lapse of the second time, and within the predetermined range around the learning attention particle model. Information on the relative movement speed of the located learning proximity particle model with respect to the learning attention particle model before the lapse of the second time is used as the learning input data, and the position information of the learning attention particle model is used. In addition, the information on the moving speed of the learning attention particle model after the lapse of the second time is machine-learned as the learning output data.
The claim that the prediction process predicts information on the moving speed of the attention particle model after the lapse of the second time in addition to the information on the position of the attention particle model after the lapse of the second time. 4. The method for analyzing a composite material according to 4.
前記学習データは、前記学習用粒子モデルに関する前記粒子モデルの種類の情報を含み、
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記粒子モデルの種類の情報を用いて予測する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。 Each of the analysis particle model and the learning particle model includes a plurality of types of particle models that model a plurality of substances in the composite material.
The training data includes information on the type of the particle model regarding the particle model for training.
The method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 8, wherein in the prediction process, prediction is made using information on the type of the particle model regarding the particle model of interest and the neighboring particle model.
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記相互作用の力の種類の情報を用いて予測する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。 The learning data is the force of interaction used in the molecular dynamics method, in which each of the learning particle models is used as a learning attention particle model and acts with a learning neighborhood particle model around the learning attention particle model. Includes information about the type of
The method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 9, wherein in the prediction process, prediction is made using information on the type of interaction force with respect to the particle model of interest and the neighboring particle model.
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記結合鎖の有無の情報を用いて予測する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。 In the training data, when one of the learning particle models is a bound particle model that is bound to the learning particle model around one of the learning particle models by a bound chain, the bound particle model is combined with the bound particle model. It contains information on the presence or absence of the bound chain that can be distinguished from the non-bound learning particle model that is not bound by a chain.
The method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 10, wherein in the prediction process, prediction is made using information on the presence or absence of the binding chain with respect to the particle model of interest and the neighboring particle model.
前記予測処理では、前記注目粒子モデル及び前記近傍粒子モデルに関する前記結合鎖の種類の情報を用いて予測する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。 In the training data, when one of the learning particle models is a bound particle model that is bound to the learning particle model around one of the learning particle models by a binding chain, the bound particle model is combined with the binding particle model. Contains information on the type of binding chain that can be distinguished from the bound particle model bound by a different type of binding chain from the chain.
The method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 11, wherein the prediction process predicts using the information on the type of the binding chain regarding the particle model of interest and the neighboring particle model.
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