Core Concepts
미세구조 이미지만으로 대표 체적 요소 크기를 결정할 수 있는 시뮬레이션 없는 방법을 제안한다. 이 방법은 Fisher 점수 기반 접근법을 활용하여 미세구조의 무작위성을 특성화하고, 이를 통해 대표 체적 요소 크기를 결정한다.
Abstract
이 논문은 대표 체적 요소(RVE) 크기를 결정하는 새로운 접근법을 제안한다. 기존 방법은 유한요소 시뮬레이션을 통해 다양한 크기의 샘플에 대한 물성 수렴을 확인하여 RVE 크기를 결정하지만, 이는 많은 계산 비용이 든다.
제안 방법은 미세구조 이미지만으로 RVE 크기를 결정한다. 이를 위해 다음과 같은 절차를 따른다:
미세구조 이미지에 대해 기계학습 모델을 학습하고, 각 픽셀에 대한 Fisher 점수 벡터를 계산한다.
다양한 크기의 이동 창(moving window)에 대해 평균 Fisher 점수 벡터를 계산하고, 이동 창 크기에 따른 변화를 분석한다.
평균 Fisher 점수 벡터의 변화가 안정화되는 최소 이동 창 크기를 RVE 크기로 선택한다.
제안 방법은 유한요소 시뮬레이션 없이도 RVE 크기를 결정할 수 있으며, 다양한 미세구조 예제에서 유한요소 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이는 제안 방법이 미세구조의 특성만을 활용하여 RVE 크기를 결정할 수 있음을 보여준다.
Stats
미세구조 이미지의 크기는 2000 x 2000 픽셀이며, 물리적 크기는 2 μm x 2 μm이다.
입자의 체적 분율은 3%이다.
유한요소 시뮬레이션 결과, 대표 체적 요소 크기는 약 300 픽셀로 나타났다.
Quotes
"기존 방법은 많은 유한요소 시뮬레이션이 필요하지만, 제안 방법은 미세구조 이미지만으로 대표 체적 요소 크기를 결정할 수 있다."
"제안 방법은 미세구조의 특성만을 활용하여 대표 체적 요소 크기를 결정하므로, 특정 물성에 종속되지 않는다."