KR20170008140A - System and method for predicting states of polymer considering temperature based on degradation model - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다양한 환경조건에 의한 물질의 상태 변화를 예측하는 물질 상태 예측 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화모델에 기반하여 온도 및 시간에 따른 폴리머 물질의 상태를 보다 정확하게 예측하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a material state prediction system for predicting a state change of a material by various environmental conditions, and more particularly, to a material state prediction system for predicting a state change of a material by various environmental conditions, And a system and method for predicting material states.
최근 폴리머 소재는 경량화 등 여러 장점으로 인해 다양한 분야의 다양한 제품에 사용되고 있으며, 적용분야가 더욱 확장되고 있는 추세이다. 이와 관련하여 폴리머 소재가 사용되는 제품의 성능이나 수명을 파악하는 것이 중요하나, 이러한 폴리머 소재의 물성을 파악할 수 있는 시스템 및 방법의 개발이 활발하지 못하다.Recently, polymer materials have been used in various products in various fields due to various advantages such as light weight, and the application fields are being expanded more and more. In this regard, it is important to understand the performance and life span of the product in which the polymer material is used, but the development of systems and methods for understanding the properties of such polymer materials is not active.
특히, 폴리머 소재는 가스파이프, 저장탱크, 자동차 등과 같이 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 그 이용이 증가하고 있는 추세에 있다. 이러한 폴리머는 다양한 환경적인 요소에 영향을 받으며, 특히, 열, 즉 온도에 큰 영향을 받는다.Particularly, polymer materials are used in various fields such as gas pipes, storage tanks, automobiles, etc., and their use is increasing. These polymers are influenced by a variety of environmental factors, especially heat, that is, temperature.
예를 들어 설명하면, 폴리머는 자동차 내장재 등에 많이 사용되고 있다. 자동차는 여름철 외부에 주차되는 경우 차 유리창을 통해 투과하는 직사광선을 받아 내부의 온도가 상승하며, 차단된 실내의 온실효과에 의해 내부 온도가 외부 온도보다 3배 이상까지도 올라가게 되므로, 차량에 적용된 폴리머는 온도에 의한 변화(열화거동)가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.For example, polymers are widely used in automotive interior materials. When the vehicle is parked outside the summer, the temperature of the interior is increased due to the direct sunlight transmitted through the windshield, and the internal temperature is increased to three times higher than the external temperature due to the greenhouse effect of the closed room. (Deterioration behavior) due to temperature may occur.
이러한 폴리머 소재에 대한 열화거동을 다양한 환경조건, 즉 온도조건에 대응하여 사전에 예측하고, 예측된 열화거동에 대응하여 최적의 열화 물성값을 갖는 폴리머를 적용할 수 있는 방안이 요구되어지고 있다.There is a demand for a method of predicting the deterioration behavior for such a polymer material in response to various environmental conditions, i.e., temperature conditions, and applying a polymer having an optimum deterioration property value in accordance with the predicted deterioration behavior.
따라서 본 발명의 목적은 열화모델에 기반하여 온도 및 시간에 따른 폴리머 물질의 상태를 보다 정확하게 예측하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a system and method for predicting polymeric material states in consideration of temperature that more accurately predicts the state of a polymer material with respect to temperature and time based on a degradation model.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템은: 등온에서 수집된 실험 샘플데이터를 취하여 레이튼 열화모델 및 아브라미 열화모델을 복합적으로 적용한 복합 열화모델을 적용하되, 상기 복합 열화모델의 비례상수 및 파라미터들을 검출하여 상기 복합 열화모델에 적용하여 폴리머의 물성의 특성을 예측하여 출력하는 점추정을 수행하는 점추정부; 및 상기 점추정부에 의해 출력되는 비례상수, 파라미터 및 실험 샘플데이터를 저장하고, 상기 비례상수, 파라미터 및 표준편차를 이용하여 상기 실험 샘플데이터를 리샘플링한 후, 상기 점추정부에 다시 적용시켜 상기 리샘플링 비례상수 및 리샘플링 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장한 후, 일정 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 구간추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for predicting the state of a polymer material in consideration of temperature, comprising: a means for applying a complex deterioration model in which a Leathon deterioration model and an Abrahamic degradation model are applied in combination, Detecting a proportional constant and parameters of the composite deterioration model and applying the detected deterioration constant to the composite deterioration model to predict a characteristic of a physical property of the polymer to output a point; And storing the proportional constant, parameter and experimental sample data output by the incrementing unit, resampling the experimental sample data using the proportional constant, parameter and standard deviation, and applying the same again to the incremental unit, And a section estimator for estimating a parameter set included in a certain confidence interval after cumulatively storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets by repeatedly detecting constants and resampling parameters and outputting result information corresponding thereto, .
상기 점추정부는, 측정하고자 하는 상기 등온에 대해 최대우도법을 이용하여 각각의 등온에 대한 복합 열화모델의 비례상수를 검출하는 비례상수 검출부; 상기 각각의 등온 온도에 대한 상기 비례상수를 적용하여 아레니우스 관계를 이용한 비례상수의 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부; 및 상기 파라미터가 적용된 상기 복합 열화모델을 적용하여 해당 폴리머의 물성을 검출하여 출력하는 물성 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The point estimator may include a proportional constant detector for detecting a proportional constant of the complex deterioration model for each isothermal temperature using the maximum likelihood method for the isothermal temperature to be measured; A parameter detector for detecting a parameter of a proportional constant using the Arrhenius relation by applying the proportional constant to each of the isothermal temperatures; And a physical property detector for detecting and outputting physical properties of the polymer by applying the composite deterioration model to which the parameter is applied.
상기 점추정부는, 실험 데이터들을 저장하는 데이터 저장부; 및 상기 실험 데이터들 중 1 % 시컨트 모듈러스에 대응하는 실험 데이터인 실험 샘플데이터를 추출하여 상기 데이터 저장부에 저장하는 시컨트 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The point estimator may include: a data storage unit for storing experimental data; And a secant detector for extracting experimental sample data, which is experimental data corresponding to 1% secant modulus of the experimental data, and storing the extracted sample data in the data storage unit.
상기 물성검출부는, 하기 수학식의 열화모델에 의해 폴리머의 물질 특성을 검출하는 것을 특징으로 한다.The physical property detecting unit is characterized by detecting a material property of the polymer by a deterioration model of the following formula.
[수학식][Mathematical Expression]
여기서, A, B, C, D는 파라미터, T는 등온온도, Tref는 기준 온도이다. 이때 온도는 절대온도를 사용한다. Where A, B, C and D are parameters, T is isothermal temperature and T ref is reference temperature. At this time, the temperature uses absolute temperature.
상기 구간추정부는, 상기 비례상수 및 파라미터를 입력받아 표준편차를 계산하여 출력하는 표준편차 계산부; 상기 비례상수 및 표준편차를 입력받고, 표준편차에 의해 비례상수를 리샘플링하고, 리샘플링된 비례상수 및 표준편차를 이용하여 샘플링 데이터를 리샘플링을 수행한 후, 상기 점추정부에 적용하여 상기 비례상수 및 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장하는 점추정 데이터 누적부; 및 상기 누적된 파라미터 세트들 중 95% 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 결정하여 신뢰구간을 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 신뢰구간 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the interval estimator includes a standard deviation calculator for receiving the proportional constant and parameters and calculating and outputting a standard deviation; The proportional constant and the standard deviation are input. The proportional constant is resampled by the standard deviation. The sampling data is resampled by using the resampled proportional constant and the standard deviation. A point estimate data accumulating unit for accumulating and storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets repeatedly a plurality of times; And a confidence interval determining unit for determining a parameter set included in the 95% confidence interval of the accumulated parameter sets, estimating a confidence interval, and outputting result information according to the reliability interval.
상기 시스템은: 상기 등온에서의 물성 추정 정보들을 특정 열 사이클(온도가 변환하는 사이클)에 적용하여 폴리머의 열화물성을 예측하고, 예측된 결과정보를 출력하는 열사이클 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The system may further include: a thermal cycle analyzing unit for applying the physical property estimation information at the isothermal temperature to a specific thermal cycle (a cycle in which the temperature is changed) to predict the deterioration property of the polymer and output the predicted result information do.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법은: 등온에서 수집된 실험 샘플데이터를 취하여 레이튼 열화모델 및 아브라미 열화모델을 복합적으로 적용한 복합 열화모델을 적용하되, 상기 복합 열화모델의 비례상수 및 파라미터들을 검출하여 상기 복합 열화모델에 적용하여 폴리머의 물성의 특성을 예측하여 출력하는 점추정을 수행하는 점추정 과정; 및 상기 점추정에 의해 출력되는 비례상수, 파라미터 및 실험 샘플데이터를 저장하고, 상기 비례상수를 리샘플링하여 표준편차를 계산하고, 표준편차를 이용하여 상기 실험 샘플데이터를 리샘플링한 후, 점추정부에 적용하여 상기 비례상수 및 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장한 후, 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 구간추정 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for predicting a state of a polymer material in consideration of temperature, comprising: applying a composite deterioration model in which a Leathon deterioration model and an Abrahamic degradation model are applied in combination, A point estimation process for detecting a proportional constant and parameters of the complex deterioration model and applying the same to the complex deterioration model to predict a characteristic of a physical property of the polymer and output the characteristic; And storing the proportional constant, parameter, and experimental sample data output by the point estimation, calculating a standard deviation by resampling the proportional constant, resampling the experimental sample data using the standard deviation, and applying the same to the decompression unit Estimating a parameter set included in a confidence interval after cumulatively storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets by repeatedly detecting the proportional constants and parameters, and outputting result information according to the parameter sets; .
상기 점추정 과정은, 측정하고자 하는 상기 등온에 대한 온도 및 최대우도법을 이용하여 비례상수를 검출하는 비례상수 검출 단계; 측정하고자 하는 상기 등온에 대한 온도 및 선형회귀를 이용하되 상기 비례상수를 적용하여 파라미터를 검출하는 파라미터 검출 단계; 상기 파라미터가 적용된 상기 복합 열화모델을 적용하여 해당 폴리머의 물성을 검출하여 출력하는 물성 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The point estimating step may include: a proportional constant detecting step of detecting a proportional constant using a temperature and a maximum likelihood method for the isothermal temperature to be measured; A parameter detection step of detecting a parameter by using the temperature and the linear regression for the isothermal temperature to be measured and applying the proportional constant; And a physical property detecting step of detecting and outputting physical properties of the polymer by applying the composite deterioration model to which the parameter is applied.
상기 점추정 과정은, 실험 데이터들 중 1 % 시컨트 모듈러스에 대응하는 실험 데이터인 실험 샘플 데이터를 추출하여 데이터 저장부에 저장하는 시컨트 검출 단계를 더 포함하여 상기 시컨트 검출 단계를 통해 획득되는 실험 샘플데이터를 적용하여 상기 파라미터 검출 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.The point estimating step may further include a secant detecting step of extracting experimental sample data that is experimental data corresponding to 1% secant modulus of the experimental data and storing the extracted sample data in a data storage unit, wherein the test sample data obtained through the secant detecting step To perform the parameter detection step.
상기 물성검출단계에서 해당 폴리머의 물질 특성은, 하기 수학식의 열화모델에 의해 생성되는 것을 특징으로 한다.And the material characteristic of the polymer in the physical property detecting step is generated by a deterioration model of the following equation.
[수학식][Mathematical Expression]
여기서, A, B, C, D는 파라미터, T는 등온온도, Tref는 기준 온도이다. 이때 온도는 절대온도를 사용한다. Where A, B, C and D are parameters, T is isothermal temperature and T ref is reference temperature. At this time, the temperature uses absolute temperature.
상기 구간추정 과정은, 상기 비례상수 및 파라미터를 입력받아 표준편차를 계산하여 출력하는 표준편차 계산 단계; 상기 비례상수 및 표준편차를 입력받고, 표준편차에 의해 비례상수를 리샘플링하고, 리샘플링된 비례상수 및 표준편차를 이용하여 샘플링 데이터를 리샘플링을 수행한 후, 상기 점추정부에 적용하여 상기 비례상수 및 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장하는 점추정 데이터 누적 단계; 및 상기 누적된 파라미터 세트들 중 95% 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 결정하여 신뢰구간을 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 신뢰구간 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Calculating a standard deviation by calculating the standard deviation by receiving the proportional constant and the parameter, and outputting the standard deviation; The proportional constant and the standard deviation are input. The proportional constant is resampled by the standard deviation. The sampling data is resampled by using the resampled proportional constant and the standard deviation. A point estimation data accumulating step of accumulating and storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets repeatedly a plurality of times; And a confidence interval determining step of determining a parameter set included in the 95% confidence interval of the accumulated parameter sets, estimating a confidence interval, and outputting result information according to the confidence interval.
본 발명은 레이튼 모델(Rayton Model)과 아브라미 모델(Avrami Model)을 반영하여 생성된 새로운 열화모델을 적용함으로써 보다 정확한 열화거동을 예측할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention has an effect of predicting a more accurate deterioration behavior by applying a new deterioration model generated by reflecting the Rayton model and the Avrami model.
본 발명은 열화시간, 열화온도에 대한 함수로 이루어져 있으며, 등온에서의 열화물성을 95%의 신뢰구간에서 예측할 수 있으므로 보다 정확한 예측을 수행할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention is a function of the deterioration time and the deterioration temperature. The deterioration property in the isothermal state can be predicted in the confidence interval of 95%, so that it is possible to perform more accurate prediction.
또한, 본 발명은 실제 폴리머가 구성되는 환경, 예를 들어, 자동차의 내부 환경의 온도가 변화한다는 것을 고려하기 위해 등온 열화모델에 온도 사이클에 대한 물성 예측을 접목함으로써 온도 변화에 대한 물성의 변화를 예측할 수 있는 효과를 갖는다.Further, the present invention relates to a change in physical properties with respect to a temperature change by incorporating a physical property prediction for a temperature cycle into an isothermal deterioration model to take into account that the environment where the actual polymer is constituted, for example, the temperature of the internal environment of the automobile, And has a predictable effect.
또한, 본 발명은 사용자가 등온 열화모델을 가지고 열화온도와 열화시간을 입력하면 폴리머의 1% Secant Modulus가 열화되었을 때의 값을 알 수 있는 효과를 가지며, 같은 폴리머 재료에 대해 특정 열 사이클을 입력한다면 열 사이클을 겪은 폴리머의 1% Secant Modulus값도 예측할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has an effect that when the user inputs the deterioration temperature and the deterioration time with the isothermal deterioration model, the value when the 1% secant modulus of the polymer is deteriorated can be known, and a specific heat cycle The 1% Secant Modulus value of the polymer undergoing thermal cycling also has a predictable effect.
도 1은 본 발명에 적용되는 1% Secant Modulus 산출 그래프를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 추정된 결과를 확인하기 위한 열화 정적물성 실험 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 아레니우스 관계를 이용한 k의 파라미터 추정 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 추정된 폴리머 종류별 열화모델 그래프를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 점추정부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 구간추정부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 부트스트랩 샘플링 및 신뢰구간 추정 개념을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 부트스트랩 이용 시 95% 신뢰구간 추정 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 적용되는 열 사이클 조건을 나타낸 그림이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 누적 열화 개념을 그래프로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 누적 열화 결과값을 그래프로 나타낸 도면이다.1 is a graph showing a 1% Secant Modulus calculation graph applied to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of a deterioration static property test for confirming an estimated result according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a parameter estimation graph of k using the Arrhenius relation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a degradation model graph for each type of polymer estimated according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the configuration of a polymer material state prediction system considering the temperature according to the present invention.
6 is a view showing a detailed configuration of a point estimating unit of a polymer material state predicting system according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of predicting a polymer material state in consideration of a temperature according to the present invention.
8 is a diagram showing the configuration of a section estimating unit of the polymer material state predicting system according to the present invention.
9 is a diagram illustrating a concept of bootstrap sampling and confidence interval estimation according to the present invention.
FIG. 10 is a graph illustrating a 95% confidence interval estimation result using a bootstrap according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a thermal cycle condition applied according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph illustrating a concept of cumulative degradation according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing cumulative deterioration result values according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태를 예측하기 위한 개념을 먼저 설명하고, 그 후 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 구성 및 동작을 설명하고 상기 시스템에서의 폴리머 물질 상태 예측 방법을 설명한다.The concept of predicting the state of the polymer material in consideration of the temperature according to the present invention will be described first with reference to the accompanying drawings and then the construction and operation of the polymer material state prediction system considering the temperature will be described, The state prediction method will be described.
도 1은 본 발명에 적용되는 1% Secant Modulus 산출 그래프를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 추정된 결과를 확인하기 위한 열화 정적물성 실험 결과를 그래프로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 아레니우스 관계를 이용한 k의 파라미터 추정 그래프를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 추정된 폴리머 종류별 열화모델 그래프를 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.FIG. 1 is a graph showing a 1% Secant Modulus calculation graph applied to the present invention. FIG. 2 is a graph showing the results of a deterioration static property test for confirming an estimated result according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph showing a parameter estimation curve of k using the Arrhenius relation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph illustrating a degradation model graph for each polymer type estimated according to an embodiment of the present invention. Will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig.
본 발명은 자동차 부품 재료로 많이 쓰이는 폴리머 재료 물성의 열화모델을 개발하여 열화 물성값을 예측하는 것이다. 열화의 원인이 되는 다양한 환경 조건 중에서도 가장 주요한 온도에 대한 열화를 고려하였다. 따라서 실제 자동차 내장재에 많이 사용되고 있는 Engineering Polypropylene 계열의 3가지 폴리머 재료 PPF-A(MT62CP), PPF-D(MT42HS)와 Polypropylene with Long Fiber Thermoplastics(LFT[HGL72B])에 대해 다음과 같이 시험을 구성하여 등온 열화를 시켰으며 인장시험(ASTM D638 규격)을 통해 정적물성인 Elastic Modulus(1% Secant Modulus)를 측정하였다. 먼저 등온조건에 대한 시험 규격은 다음의 표 1(Test Standard of Environmental Condition (Isothermal))과 같다. The present invention is to develop a deterioration model of physical properties of a polymer material, which is widely used as an automobile component material, and to predict a deterioration property value. Considering the deterioration of the most important temperature among various environmental conditions that cause deterioration. As a result, the following tests were conducted on three polymeric materials PPF-A (MT62CP), PPF-D (MT42HS) and Polypropylene with Long Fiber Thermoplastics (LFT [HGL72B]), Isothermal deterioration was induced and Elastic Modulus (1% Secant Modulus), which is static property, was measured by tensile test (ASTM D638). First, the test standard for isothermal conditions is the same as that of Test Standard of Environmental Condition (Isothermal).
[표 1][Table 1]
실제 환경시험을 위한 조건설정을 표 1로부터 참조하였다. 표 1에 의하면 자동차 Instrumental Panel의 온도 조건은 -40~113℃의 범위에서 영향을 받는 것을 알 수 있다. 하지만 실제 자동차가 극한 온도 조건인 -40℃와 113℃에서 오랜 기간 적용되지는 않으므로 다음의 Recommended Environmental Condition을 나타내는 표 2 및 Test Condition을 나타내는 표 3과 같이 세 가지 온도에 대한 열화특성을 측정한다.Table 1 shows the condition settings for the actual environmental test. According to Table 1, the temperature condition of automotive instrument panel is affected in the range of -40 ~ 113 ℃. However, since the actual vehicle is not applied at extreme temperature conditions of -40 ° C and 113 ° C for a long time, the deterioration characteristics for three temperatures are measured as shown in Table 2, which shows the following recommended environmental conditions and Table 3, which shows the test condition.
[표 2][Table 2]
[표 3][Table 3]
온도는 40℃,65℃,85℃ 세 가지 온도에 대해 등온 열화를 하였고 15일, 30일, 50일, 70일 열화 후 재료 시편을 꺼내어 상온에서 인장시험을 실시하였다. 폴리머의 정적물성 중에서 탄성계수는 도 1의 그래프에서 보이는 바와 같이 1% Secant Modulus로 산출하였다.Temperature was deteriorated by isothermal deterioration at 40 ℃, 65 ℃ and 85 ℃. After 15, 30, 50 and 70 days of deterioration, material specimens were taken out and tested at room temperature. Among the static properties of the polymer, the modulus of elasticity was calculated as 1% Secant Modulus as shown in the graph of FIG.
1% Secant Modulus는 도 1에서 보이는 바와 같이 Strain-Stress Curve로부터 1% 지점의 Strain값과 Stress값을 이용하여 구한다. 1% Secant Modulus is obtained by using the strain value and the stress value at 1% point from the strain-stress curve as shown in FIG.
기존의 열화를 나타내는 열화모델에는 다음과 같은 대표적인 모델들이 있다.There are the following representative models of deterioration models that represent existing deterioration.
온도와 반응속도상수 관계를 나타내는 아레니우스 방정식이 적용된 레이튼 모델(Layton Model), 아브라미 모델(Avrami Model)이 있다. There are Layton model and Avrami model with Arrhenius equation which shows the relationship between temperature and reaction rate constant.
먼저 레이튼 모델은 다음 수학식 1과 같으며, 폴리머 재료의 기계적 물성 및 열화거동 예측에 활용된다.First, the Layton model is as shown in the following
[수학식 1][Equation 1]
여기서, P와 는 열화시점 t와 에서의 물성값이며, 는 초기의 열화시작 시점이다. k는 비례상수(Rate Constant)이며 수학식 2와 같이 쓸 수 있다. Here, P and Lt; RTI ID = 0.0 > t & Lt; RTI ID = 0.0 > Is the initial deterioration start point. k is a rate constant and can be written as in Equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
그리고 상기 수학식 2는 온도에 변화에 따른 k값을 나타내며 아레니우스 방정식이라고 부른다. 여기서, 수학식 2의 A 및 B는 아레니우스 방정식의 계수(Parameter), T는 절대온도를 나타낸다. 수학식 1 의 레이튼 모델이 열화시간에 따라 물성이 로그(log) 형태의 물성변화라면 이와 달리, 지수(exponential) 형태의 물성변화 또한 생각해볼 수 있으며, 수학식 3과 같이 나타낼 수 있을 것이다.Equation (2) represents the k value according to the temperature change and is called the Arrhenius equation. Here, A and B in the equation (2) represent the parameters of the Arrhenius equation and T represents the absolute temperature. If the Layton model of Equation (1) is a physical property change in log form according to the deterioration time, the physical property change of the exponential form can be considered, and it can be expressed as Equation (3).
[수학식 3]&Quot; (3) "
수학식 3은 아브라미(Avrami Model) 이라고 하며, P, 와 t, 는 수학식 1 에서의 의미와 같으며 k는 수학식 2 이다. 이러한 Avrami Model 은 폴리머 소재의 인장 강도(Tensile Strength)와 크립 강도(Creep Strength)는 물론 전체적인 기계적 물성을 예측하는 데 많이 활용된다. 각각의 폴리머 재료(PPF-A,PPF-D,LFT)에 대한 열화 정적물성(1% Secant Modulus) 실험 결과는 도 2와 같이 나타난다.Equation (3) is called Avrami Model, and P , And t, Is the same as that in Equation (1), and k is Equation (2). These Avrami models are widely used to predict the tensile strength and creep strength of polymeric materials as well as the overall mechanical properties. The results of the deterioration static properties (1% Secant Modulus) for each polymer material (PPF-A, PPF-D, LFT) are shown in FIG.
도 2에서와 같이 세 가지 재료에 대한 열화 정적물성 실험 결과, 공통적으로 1% Secant Modulus 물성 거동이 초기 물성값에 비해 열화초기에는 감소했다 열화일수가 증가하면서 물성값이 증가하는 형태인 것을 확인할 수 있다. 이러한 거동을 표현하기 위해 본 발명에서는 기존의 모델인 아브라미 모델과 레이튼 모델을 수정하여 결합하였다. 본 발명에 따른 완성 모델(이하 "복합 열화모델"이라 함)은 하기 수학식 4와 같다. As shown in FIG. 2, the deterioration static properties of the three materials showed that the behavior of the 1% Secant Modulus physical properties was decreased at the beginning of deterioration as compared with the initial physical properties. In order to express such a behavior, the present invention modifies and combines the existing model Abraham model and the Layton model. The completion model (hereinafter referred to as "complex deterioration model") according to the present invention is represented by the following equation (4).
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, A, B, C, D는 파라미터, T는 등온온도, 는 기준온도이다. 이때 온도는 절대온도를 사용한다.Here, A, B, C and D are parameters, T is isothermal temperature, Is the reference temperature. At this time, the temperature uses absolute temperature.
복합 열화모델의 파라미터 추정 프로세스는 다음과 같다. 복합 열화모델의 아레니우스 방정식을 하기 수학식 5와 같이 k 1 과 k 2 로 놓고 각각의 온도에서 k 1 , k 2 를 추정한다. 이 때 최대우도법(Maximum Likelihood Estimation)을 사용하여 파라미터를 추정한다.The parameter estimation process of the complex degradation model is as follows. To the Arrhenius equation model of a complex degradation place to k 1 and k 2 as in equation (5) estimates the k 1, k 2 at each temperature. At this time, the parameter is estimated using Maximum Likelihood Estimation.
[수학식 5]&Quot; (5) "
최대우도법은 우도함수(Likelihood function)를 최대화하여 주어진 데이터를 생성할 가능성이 가장 큰 파라미터를 구하는 방법이다. 실험 샘플데이터가 이고, 추정될 파라미터가 라 하면 우도함수는 하기 수학식 6과 같이 정의된다.The maximum-likelihood method is a method of maximizing the likelihood function to obtain the parameter most likely to generate the given data. The experimental sample data And the parameter to be estimated is The likelihood function is defined by Equation (6).
[수학식 6]&Quot; (6) "
확률밀도함수가 정규분포라 가정하였을 때의 우도함수는 하기 수학식 7과 같다. The likelihood function when the probability density function is assumed to be a normal distribution is expressed by Equation (7).
[수학식 7]&Quot; (7) "
는 실제 실험 샘플데이터가 되며, μ는 열화 예측 모델식, t는 열화시간이 된다. 우도함수의 최적화를 통해 ,,,값을 추정할 수 있다. Is actual experiment sample data, μ is the deterioration prediction model equation, and t is the deterioration time. Through the optimization of the likelihood function , , , Value can be estimated.
각각의 온도에서 추정된 ,는 아레니우스 관계(Arrhenius Relation)를 이용하여 의 파라미터 A,B, 의 파라미터 C,D를 추정하여 전체 모델식을 완성한다. 아레니우스 관계를 이용한 파라미터 추정 방법은 다음과 같다. 아레니우스 방정식 양변에 각각 log를 취하면 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.Estimated at each temperature , Using the Arrhenius Relation The parameters A, B, The parameters C and D are estimated to complete the entire model equation. The parameter estimation method using the Arrhenius relation is as follows. The logarithm of each of the Arrhenius equations can be expressed by the following equation (8).
[수학식 8]&Quot; (8) "
및 라 하면 하기 수학식 9와 같은 선형식이 된다.And Is expressed by the following equation (9).
[수학식 9]&Quot; (9) "
[수학식 10]&Quot; (10) "
각각의 등온온도(40℃, 65℃, 85℃) 및 비례상수를 이용하면 아레니우스 관계(선형회귀)를 통해 의 파라미터 A,B, 의 파라미터 C,D를 구할 수 있다. 이 때 상기 수학식 10을 적용하여 표준편차 , 를 구한다.Using the respective isothermal temperatures (40 ° C, 65 ° C and 85 ° C) and proportional constants, the Arrhenius relationship (linear regression) The parameters A, B, The parameters C, At this time, the standard deviation , .
이와 같이 수학식 8 및 수학식 9를 적용하면 도 3과 같은 아레니우스 관계를 이용한 파라미터 추정 그래프를 얻을 수 있다.By applying equations (8) and (9), a parameter estimation graph using the Arrhenius relation as shown in FIG. 3 can be obtained.
각각의 재료에 대한 파라미터 추정 결과 및 모델 적합도(결정계수=Coefficient of Determination)는 도 4 및 표 4와 같이 나타날 것이다. The parameter estimation results and the model fit (Coefficient of Determination) for each material will be shown in FIG. 4 and Table 4.
[표 4][Table 4]
여기서 R2는 Coefficient of Determination (결정계수)를 의미하는 것이며 본 발명의 모델이 얼마나 데이터를 따르나를 나타내는 것으로서 0~1 사이의 값을 가지며 1에 가까울수록 모델이 데이터의 추세를 잘 따르는 것입니다. Here, R 2 means Coefficient of Determination, which indicates how much the model of the present invention follows the data, and has a value between 0 and 1. The closer to 1, the better the model follows the trend of the data.
도 5는 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 구성 및 동작을 설명한다.5 is a diagram showing the configuration of a polymer material state prediction system considering the temperature according to the present invention. The configuration and operation of the polymer material state prediction system according to the present invention will be described below with reference to FIG.
본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템은 점추정부(100) 및 구간추정부(200)를 포함하고, 실시예에 따라 열사이클 분석부(300)를 더 포함할 수 있을 것이다.The polymer material state prediction system considering the temperature according to the present invention includes the
점추정부(100)는 등온에서의 실험 데이터를 수집하고, 수집된 실험데이터로부터 실험 샘플데이터(xi)를 취하여 본 발명에 따른 상기 수학식 4의 복합 열화모델에 적용하여 해당 폴리머의 물성의 특성을 예측하고 그 예측에 따른 정보를 생성하여 출력한다. 상기 물성의 특징을 예측하기 위해서는 모델 파라미터 A,B,C,D를 구하기 위한 비례상수 k 1 , k 2 및 모델 파라미터 A, B, C, D 및 비례상수 k 1 , k 2 가 구해져야 할 것이다. 상기 파라미터가 적용되어 점추정을 수행하는 점추정부(100)의 상세 구성 및 동작은 후술할 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.The
구간추정부(200)는 예측 모델에 대한 불확실성을 고려하기 위해 표준편차(S1, S2)를 이용하여 실험 샘플데이터를 리샘플링(Resampling)한 후 상기 점추정부(100)로 출력하여 리샘플링 횟수(N)에 따른 N개의 k 1 , k 2 데이터 세트 및 파라미터 세트들을 누적하여 저장하고, 누적된 샘플링별 파라미터 세트들 중 부트스트랩의 신뢰구간을 추정하는 방법을 적용하여 95% 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트들을 추정하고, 그 결과정보를 출력한다.The
또한, 실제 주변 환경의 온도는 일정하게 유지되지 않고 변화한다. 보다 정확하게 온도에 따른 폴리머의 물성을 예측하기 위해서는 온도 변화에 따른 물성을 예측하는 열사이클 분석부(300)를 필요로 한다.In addition, the temperature of the actual surrounding environment does not remain constant but changes. In order to accurately predict the physical properties of the polymer according to the temperature, a
상기 열사이클 분석부(300)는 상기 등온에서의 물성 추정 정보들을 특정 열 사이클(온도 변화)에 적용하여 폴리머의 열화물성을 예측하고, 예측된 결과정보를 출력한다. 상기 열사이클 분석부(300)의 동작은 후술할 도 11 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.The
도 6은 본 발명에 따른 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 점추정부의 상세 구성을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 점추정부의 상세 구성 및 동작을 설명한다.6 is a view showing a detailed configuration of a point estimating unit of a polymer material state predicting system according to the present invention. The detailed configuration and operation of the point estimating unit will be described with reference to FIG.
점추정부(100)는 데이터 입력부(10), 데이터 저장부(20), 시컨트 검출부(30), 비례상수 검출부(40), 파라미터 검출부(50) 및 물성 검출부(60)를 포함한다.The incrementing
데이터 입력부(10)는 적어도 하나 이상의 폴리머 종류에 대한 물성 실험데이터를 입력받아 데이터 저장부(20)에 저장한다.The
데이터 저장부(20)는 실험데이터, 실험데이터들 중 1% 시컨트 모듈러스(Secant Modulus)로 산출된 실험데이터(X: "실험 샘플데이터"라 함), 실험 샘플데이터(X)에 대해 검출된 비례상수(k 1 , k 2 ), 파라미터(A, B, C, D), 표준편차(S1, S2), 상기 파라미터(A, B, C, D) 및 표준편차(S2)에 의해 상기 비례상수를 리샘플링한 리샘플링 비례상수(k*), 상기 리샘플링 비례상수 및 표준편차(S1)에 의해 상기 실험 샘플데이터를 리샘플링한 리샘플링 실험 샘플데이터(X*), 상기 리샘플링 비례상수 및 리샘플링 실험 샘플데이터에 대한 리샘플링 파라미터(An, Bn, Cn, Dn :n=1, 2, 3,...,), 해당 폴리머의 물성특성 정보들을 저장한다. 상기 폴리머 물성 특성 정보는 도 2와 같은 열화정적 물성 실험 결과 그래프, 도 3과 같은 k파라미터 추정 그래프, 도 4와 같은 열화모델 그래프 등의 형태로 저장될 수도 있는 일반 데이터로 저장될 수도 있을 것이다. The
시컨트 검출부(30)는 데이터 저장부(20)에 저장된 실험데이터들로부터 1% 시컨트 모듈러스에 대응하는 실험 샘플데이터(X)를 산출하여 상기 데이터 저장부(20)에 저장하고, 비례상수 검출부(40)로 상기 실험 샘플데이터(X)를 제공한다.The
비례상수 검출부(40)는 상기 실험 샘플데이터(X)가 검출되면 수학식 7을 이용하여 비례상수 k 1 , k 2 를 계산하여 파라미터 검출부(50) 및 구간 추정부(200)로 출력한다.The proportional
파라미터 검출부(50)는 상기 비례상수 검출부(40)로부터 비례상수를 입력받아 상기 수학식 8 및 수학식 9를 적용하여 파라미터(A, B, C, D)를 검출하여 출력한다. 검출된 파라미터는 물성 검출부(60) 및 열사이클 분석부(300)로 입력될 것이다.The
물성 검출부(60)는 비례상수 검출부(40)로부터 비례상수를 입력받고 파라미터 검출부(50)로부터 파라미터를 입력받아 수학식 4에 적용하여 점추정을 수행하고, 이에 따른 물성 추정 정보를 생성하여 출력한다.The
상기 물성 추정 정보는 데이터 저장부(20)로 입력하여 저장되거나 구간추정부(200) 및 열사이클 분석부(300)로 입력할 수도 있을 것이다.The physical property estimation information may be input to the
도 7은 본 발명에 따른 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.7 is a flowchart illustrating a method of predicting a polymer material state in consideration of a temperature according to the present invention. This will be described below with reference to Figs. 6 and 7. Fig.
우선, 시컨트 검출부(30)는 데이터 저장부(20)에 저장된 실험데이터들로부터 1% Secant Modulus에 의해 실험 샘플데이터를 산출한다(S111).First, the
실험 샘플데이터가 추출되면 비례상수 검출부(40)는 시컨트 검출부(30)로부터 출력되는 실험 샘플데이터 또는 데이터 저장부(20)에 저장되어 있는 실험 샘플데이터를 로드하고, 수학식 7을 적용하여 비례상수(k 1 , k 2 )를 계산한다(S113).When the experimental sample data is extracted, the proportional
비례상수들이 계산되면 파라미터 검출부(50)는 비례상수(40)로부터 비례상수들을 입력받고, 실험 샘플데이터를 데이터 저장부(20)로부터 로드하거나 비례상수 검출부(40)로부터 입력받아 수학식 8 및 수학식 9에 적용하여 파라미터(A, B, C, D)를 검출한다(S115).When the proportional constants are calculated, the
물성 검출부(60)는 상기 비례상수 검출부(40)로부터 비례상수를, 파라미터 검출부(50)로부터 파라미터를 입력받고, 데이터 저장부(20), 비례상수 검출부(40) 및 파라미터 검출부(50) 중 하나로부터 실험 샘플데이터를 입력받아 수학식 4를 적용하여 폴리머의 물성에 대한 점추정을 수행하고, 그에 따른 점추정 정보를 출력한다(S119).The physical
상기 점추정 정보가 생성되면 출력부(미도시)는 상기 점추정 정보에 근거하여 도 2 및 도 4와 같은 폴리머 종류별로 열화 정적 물성 실험 결과 그래프, 열화모델 그래프 등을 출력하도록 구성할 수도 있고, 도 3과 같은 아레니우스 관계를 이용한 파라미터(A, B, C, D) 추정 그래프 등을 출력하도록 구성될 수도 있을 것이다.When the point estimation information is generated, an output unit (not shown) may be configured to output a deterioration static physical property test result graph, a deterioration model graph, and the like for each polymer type as shown in FIGS. 2 and 4 based on the point estimation information, (A, B, C, D) estimation graph using the Arrhenius relation as shown in FIG.
본 발명에서는 열화모델의 불확실성을 고려하기 위해 하기 도 8의 구간추정부(200)를 구비하여 부트스트랩 방법을 이용하여 신뢰구간을 추정한다. In the present invention, to consider the uncertainty of the degradation model, the confidence interval is estimated using the bootstrap method using the
도 8은 본 발명에 따른 폴리머 물질 상태 예측 시스템의 구간추정부의 구성을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 부트스트랩 샘플링 및 신뢰구간 추정 개념을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 부트스트랩 이용 시 95% 신뢰구간 추정 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a section estimating unit of a polymer material state predicting system according to the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating a concept of bootstrap sampling and confidence interval estimation according to the present invention, And 95% confidence interval estimation results using the strap.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 구간추정부(200)는 표준편차 계산부(110), 점추정 데이터 누적부(120) 및 신뢰구간 결정부(130)를 포함한다.8 to 10, the
표준편차 계산부(110)는 상기 비례상수 검출부(40)로부터 k 1 , k 2 가 입력되면 수학식 7을 적용하여 표준편차(S1)를 계산하여 출력하고, 파라미터(A, B, C, D)가 입력되면 수학식 10을 적용하여 표준편차(S2)를 계산하여 출력한다.The standard
점추정 데이터 누적부(120)는 상기 점추정부(100)로부터 출력되는 비례상수(k 1 , k 2 ), 표준편차(S), 파라미터(A, B, C, D)를 입력받거나 데이터 저장부(20)에 저장되어 있는 비례상수 및 파라미터를 로드하여 획득하고, 상기 표준편차 계산부(110)로부터 표준편차(S1, S2)가 입력되면 리샘플링을 수행하여 N개의 새로운 파라미터 세트 및 실험 샘플데이터 세트를 생성하여 누적 저장한다.The point estimation
도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면, ,에 대한 불확실성을 고려하기 위해 를 이용하여 N개의 새로운 k 1 , k 2 데이터 세트를 생성. 물성에 대한 불확실성을 고려하기 위해 과 새롭게 생성한 N개의 k 1 , k 2 데이터 세트를 이용하여 새로운 물성 데이터 세트인 리생플링 실험 샘플데이터(Xn *) N개를 생성한다.More specifically, referring to FIG. 9, , To consider the uncertainty of To generate N new k 1 , k 2 data sets. To account for uncertainties in physical properties And the N sets of k 1 and k 2 data sets are used to generate N pieces of new sample data X n * of the new physical property data sets.
다시 설명하면, 점추정 데이터 누적부(120)는 새로운 리샘플링 실험 샘플데이터 세트를 상기 점추정부(100)로 제공하여 다시 점추정을 수행하여 리샘플링 실험 샘플데이터에 대한 파라미터를 추정하고 각각의 세트에 대한 물성 모델을 완성한 후 누적하여 저장한다.In other words, the point estimation
신뢰구간 결정부(120)는 상기 점추정 데이터 누적부(120)에서 누적되어 완성된 물성 모델들 중 도 9에서 보이는 바와 같이 부트스트랩 신뢰구간 결정 방식을 적용하여 95% 신뢰구간을 결정한다. 상기 부트스트랩의 신뢰구간을 추정하는 방법으로는 일반적인 방법인 percentile 방법이 적용된다. 이와 같이 추정된 결과는 도 10과 같이 나타난다.The confidence
도 11은 본 발명에 적용되는 열 사이클 조건을 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 누적 열화 개념을 나타내는 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 누적 열화 결과값을 그래프로 나타낸 도면으로, 열사이클 분석부(300)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 11 is a view showing a thermal cycle condition applied to the present invention, FIG. 12 is a diagram showing the concept of cumulative deterioration according to the present invention, FIG. 13 is a graph showing cumulative deterioration result values according to the present invention,
실제 주변 환경의 온도는 등온이 아닌 시시각각 변하게 된다. 따라서 온도 변화에 따른 열화모델이 필요하다. 따라서 온도 변화에 따른 열화모델이 적용된 열사이클 분석부(300)가 더 적용되는 것이 바람직할 것이다.The temperature of the actual surrounding environment changes not just isothermal but also instantaneously. Therefore, a degradation model according to the temperature change is required. Therefore, it is preferable that the
상기 점추정부(100) 및 구간추정부(200)에서 추정된 물성추정을 수행하기 위해 개발한 열화모델을 등온에 대한 열화모델이기 때문에 다음과 같은 방법을 제시하여 특정 열 사이클에 대해 열화물성을 예측하는 모델을 만든다.Since the deterioration model developed for performing the estimated physical property estimation in the burn-in
즉 열사이클 분석부(300)는 Miner's rule은 일반적으로 사용되는 간단한 누적 손상 모델을 적용하여 등온이 아닌 가변 온도에 대한 물성 추정을 수행하고 그에 따른 결과정보를 출력한다.In other words, the
본 발명의 점추정부(100) 및 구간추정부(200)에 적용된 열화모델에서는 지수(Exponential: exp)함수와 로그(log)함수를 사용하여 감소했다 증가하는 경향을 표현하였기 때문에 선형모델을 가정으로 하고 있는 Miner's rule을 적용하기에 무리가 있다.Since the deterioration model applied to the burn-in
따라서 열사이클 분석부(300)는 exp함수부분과 log함수부분을 분리하여 따로 계산하고 중첩하여 최종 값을 구한다. 열 사이클 조건은 도 11과 같이 100도에서 3시간, -40℃에서 3시간, 50℃에서 7시간이 1사이클인 열 사이클이다.Accordingly, the thermal
도 12를 참조하면, 1 사이클이 온도 T1에서 5h, 온도 T2에서 5h이라 하자. 처음 온도 T1에서 5h가 지나면 물성값이 y1이 될 것이고 이는 T2온도 거동 모델에서 해당되는 시간은 tn1이 될 것이다. tn1에서 5h가 지나면 y2값이 될 것이다. 이러한 알고리즘으로 cumulative degradation 을 계산하였다. 실제 PPF-A의 등온 열화모델을 가지고 도 11의 사이클에 대해 5사이클 진행하였을 때 계산 결과는 도 13과 같다. 계산에 이용한 log함수 부분과 exp함수 부분을 나눈 식, 그리고 시간 t에 관해 함수를 정리한 식은 하기 수학식 11와 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 12, let it be assumed that one cycle is 5h at temperature T1 and 5h at temperature T2. After 5 h at the initial temperature T1, the property value will be y1, which will be tn1 in the T2 temperature behavior model. After 5 h at tn1, it will be y2. Cumulative degradation was calculated using this algorithm. The calculation result is shown in Fig. 13 when the isothermal deterioration model of the actual PPF-A is carried out for 5 cycles with respect to the cycle of Fig. The formula for dividing the log function part and the exp function part used for the calculation and the function for the time t can be expressed by the following equation (11).
[수학식 11] &Quot; (11) "
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be easily understood. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, it is intended to cover various modifications within the scope of the appended claims.
Claims (11)
상기 점추정부에 의해 출력되는 비례상수, 파라미터 및 실험 샘플데이터를 저장하고, 상기 비례상수, 파라미터 및 표준편차를 이용하여 상기 실험 샘플데이터를 리샘플링한 후, 상기 점추정부에 다시 적용시켜 상기 리샘플링 비례상수 및 리샘플링 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장한 후, 일정 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 구간추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템.
A composite deterioration model in which a Leathon deterioration model and an Abrahamic degradation model are combined is used by taking experimental sample data collected at isothermal temperature and the proportional constant and parameters of the composite deterioration model are detected and applied to the composite deterioration model, A pointing unit for performing point estimation for predicting and outputting a characteristic of the pointing device; And
Parameter and experiment sample data output by the incrementor, resampling the experimental sample data using the proportional constant, parameter and standard deviation, and then applying the same again to the incremental portion to update the resampling proportional constant And a section estimator for detecting a resampling parameter and accumulating and storing a plurality of sets of proportional coefficients and parameter sets repeatedly a plurality of times, estimating a parameter set included in a certain confidence interval, and outputting result information corresponding thereto A system for predicting the state of a polymer material considering its temperature.
상기 점추정부는,
측정하고자 하는 상기 등온에 대해 최대우도법을 이용하여 각각의 등온에 대한 복합 열화모델의 비례상수를 검출하는 비례상수 검출부;
상기 각각의 등온 온도에 대한 상기 비례상수를 적용하여 아레니우스 관계를 이용한 비례상수의 파라미터를 검출하는 파라미터 검출부; 및
상기 파라미터가 적용된 상기 복합 열화모델을 적용하여 해당 폴리머의 물성을 검출하여 출력하는 물성 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The point estimating unit may include:
A proportional constant detector for detecting a proportional constant of the complex deterioration model with respect to each of the isothermal constants using the maximum likelihood method for the isothermal constants to be measured;
A parameter detector for detecting a parameter of a proportional constant using the Arrhenius relation by applying the proportional constant to each of the isothermal temperatures; And
And a physical property detecting unit for detecting and outputting physical properties of the polymer by applying the complex deterioration model to which the parameter is applied.
상기 점추정부는,
실험 데이터들을 저장하는 데이터 저장부; 및
상기 실험 데이터들 중 1 % 시컨트 모듈러스에 대응하는 실험 데이터인 실험 샘플데이터를 추출하여 상기 데이터 저장부에 저장하는 시컨트 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템.
3. The method of claim 2,
The point estimating unit may include:
A data storage unit for storing experimental data; And
Further comprising a secant detector for extracting experimental sample data, which is experimental data corresponding to 1% secant modulus of the experimental data, and storing the extracted data in the data storage unit.
상기 물성검출부는,
하기 수학식 12의 열화모델에 의해 폴리머의 물질 특성을 검출하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템.
[수학식 12]
여기서, A, B, C, D는 파라미터, T는 등온온도, Tref는 기준 온도이다. 이때 온도는 절대온도를 사용한다.
3. The method of claim 2,
Wherein the physical property detecting unit comprises:
A polymer material state prediction system in consideration of temperature, characterized by detecting a material property of a polymer by a degradation model of the following equation (12).
&Quot; (12) "
Where A, B, C and D are parameters, T is isothermal temperature and T ref is reference temperature. At this time, the temperature uses absolute temperature.
상기 구간추정부는,
상기 비례상수 및 파라미터를 입력받아 표준편차를 계산하여 출력하는 표준편차 계산부;
상기 비례상수 및 표준편차를 입력받고, 표준편차에 의해 비례상수를 리샘플링하고, 리샘플링된 비례상수 및 표준편차를 이용하여 샘플링 데이터를 리샘플링을 수행한 후, 상기 점추정부에 적용하여 상기 비례상수 및 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장하는 점추정 데이터 누적부; 및
상기 누적된 파라미터 세트들 중 95% 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 결정하여 신뢰구간을 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 신뢰구간 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The section estimator may include:
A standard deviation calculation unit for receiving the proportional constant and parameters and calculating and outputting a standard deviation;
The proportional constant and the standard deviation are input. The proportional constant is resampled by the standard deviation. The sampling data is resampled by using the resampled proportional constant and the standard deviation. A point estimate data accumulating unit for accumulating and storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets repeatedly a plurality of times; And
And a confidence interval determining unit for determining a parameter set included in the 95% confidence interval among the accumulated parameter sets to estimate a confidence interval and outputting result information according to the confidence interval.
상기 등온에서의 물성 추정 정보들을 특정 열 사이클(온도가 변환하는 사이클)에 적용하여 폴리머의 열화물성을 예측하고, 예측된 결과정보를 출력하는 열사이클 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a thermal cycle analyzing unit for applying the physical property estimation information at the isothermal temperature to a specific thermal cycle (cycle in which the temperature is converted) to predict the deterioration properties of the polymer and outputting the predicted result information. Polymer material state prediction system.
상기 점추정에 의해 출력되는 비례상수, 파라미터 및 실험 샘플데이터를 저장하고, 상기 비례상수를 리샘플링하여 표준편차를 계산하고, 표준편차를 이용하여 상기 실험 샘플데이터를 리샘플링한 후, 점추정부에 적용하여 상기 비례상수 및 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장한 후, 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 구간추정 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법.
A composite deterioration model in which a Leathon deterioration model and an Abrahamic degradation model are combined is used by taking experimental sample data collected at isothermal temperature and the proportional constant and parameters of the composite deterioration model are detected and applied to the composite deterioration model, A point estimating step of estimating and outputting characteristics of a point; And
The method includes: storing a proportional constant, a parameter, and experiment sample data output by the point estimation; calculating a standard deviation by resampling the proportional constant; resampling the experimental sample data using the standard deviation; A step of estimating a parameter set included in the confidence interval after cumulatively storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets by repeatedly detecting the proportional constants and parameters and outputting result information corresponding thereto Wherein the temperature of the polymer material is in the range of from about 1 to about 10 minutes.
상기 점추정 과정은,
측정하고자 하는 상기 등온에 대한 온도 및 최대우도법을 이용하여 비례상수를 검출하는 비례상수 검출 단계;
측정하고자 하는 상기 등온에 대한 온도 및 선형회귀를 이용하되 상기 비례상수를 적용하여 파라미터를 검출하는 파라미터 검출 단계;
상기 파라미터가 적용된 상기 복합 열화모델을 적용하여 해당 폴리머의 물성을 검출하여 출력하는 물성 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법.
8. The method of claim 7,
The point estimation process includes:
A proportional constant detecting step of detecting a proportional constant using a temperature and a maximum likelihood method for the isothermal temperature to be measured;
A parameter detection step of detecting a parameter by using the temperature and the linear regression for the isothermal temperature to be measured and applying the proportional constant;
And detecting a physical property of the polymer by applying the composite deterioration model to which the parameter is applied, and outputting the detected property.
상기 점추정 과정은,
실험 데이터들 중 1 % 시컨트 모듈러스에 대응하는 실험 데이터인 실험 샘플 데이터를 추출하여 데이터 저장부에 저장하는 시컨트 검출 단계를 더 포함하여 상기 시컨트 검출 단계를 통해 획득되는 실험 샘플데이터를 적용하여 상기 파라미터 검출 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법.
9. The method of claim 8,
The point estimation process includes:
Further comprising a secant detection step of extracting experimental sample data that is experimental data corresponding to 1% secant modulus of the experimental data and storing the extracted data in a data storage unit, wherein the test sample data obtained through the secant detection step is applied to detect the parameter Wherein the temperature of the polymer material is in the range of about < RTI ID = 0.0 > 100 C < / RTI >
상기 물성검출단계에서 해당 폴리머의 물질 특성은,
하기 수학식 13의 열화모델에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법.
[수학식 13]
여기서, A, B, C, D는 파라미터, T는 등온온도, Tref는 기준 온도이다. 이때 온도는 절대온도를 사용한다.
9. The method of claim 8,
In the physical property detecting step,
Is generated by a degradation model of the following equation (13).
&Quot; (13) "
Where A, B, C and D are parameters, T is isothermal temperature and T ref is reference temperature. At this time, the temperature uses absolute temperature.
상기 구간추정 과정은,
상기 비례상수 및 파라미터를 입력받아 표준편차를 계산하여 출력하는 표준편차 계산 단계;
상기 비례상수 및 표준편차를 입력받고, 표준편차에 의해 비례상수를 리샘플링하고, 리샘플링된 비례상수 및 표준편차를 이용하여 샘플링 데이터를 리샘플링을 수행한 후, 상기 점추정부에 적용하여 상기 비례상수 및 파라미터를 검출하되, 복수 번 반복하여 복수의 비례계수 세트 및 파라미터 세트를 누적하여 저장하는 점추정 데이터 누적 단계; 및
상기 누적된 파라미터 세트들 중 95% 신뢰구간에 포함되는 파라미터 세트를 결정하여 신뢰구간을 추정하고 그에 따른 결과정보를 출력하는 신뢰구간 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도를 고려한 폴리머 물질 상태 예측 방법.8. The method of claim 7,
The section estimating process includes:
A standard deviation calculation step of receiving the proportional constant and parameters and calculating and outputting a standard deviation;
The proportional constant and the standard deviation are input. The proportional constant is resampled by the standard deviation. The sampling data is resampled by using the resampled proportional constant and the standard deviation. A point estimation data accumulating step of accumulating and storing a plurality of proportional coefficient sets and parameter sets repeatedly a plurality of times; And
Determining a parameter set included in the 95% confidence interval of the accumulated sets of parameters to estimate a confidence interval and outputting result information according to the confidence interval; .
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