Perpustakaan Digital ITB

Pemodelan konstitutif hiperelastik memerlukan fungsi energi regangan yang cukup akurat untuk digunakan dalam analisis elemen hingga, tetapi tetap dapat diinterpretasikan dan memenuhi persyaratan fisik. Metode identifikasi konvensional umumnya menetapkan bentuk fungsi terlebih dahulu sebelum mengalibrasi parameter-parameternya, sedangkan pendekatan berbasis data yang bersifat kotak hitam memberikan pemahaman yang terbatas terhadap hukum material yang dipelajari. Tesis ini mengembangkan kerangka regresi simbolik berbasis sparse gene expression programming untuk menemukan fungsi energi regangan hiperelastik isotropik dari perpindahan nodal medan penuh dan gaya reaksi global tanpa menggunakan label tegangan lokal. Kerangka yang dikembangkan menghasilkan fitur-fitur nonlinier berbasis invarian melalui gene expression programming, menentukan koefisiennya menggunakan regresi jarang berdasarkan bentuk lemah dari persamaan kesetimbangan, serta menyaring kandidat persamaan melalui pemeriksaan kelayakan fisik. Kinerja kerangka tersebut dievaluasi menggunakan data sintetis hasil simulasi elemen hingga dari enam model konstitutif acuan pada kondisi tanpa derau dan dengan penambahan derau perpindahan yang memiliki simpangan baku ? = 10?4. Hukum konstitutif yang ditemukan dievaluasi sepanjang lintasan deformasi kanonik dan melalui simulasi elemen hingga langsung yang independen. Untuk lima hukum acuan yang dapat direpresentasikan dalam ruang pencarian yang ditetapkan, kerangka ini berhasil memperoleh kembali persamaan sebeiv narnya secara eksak dari data tanpa derau. Untuk model Arruda–Boyce, yang bentuk invers-Langevin-nya tidak disertakan dalam ruang pencarian, metode ini mengidentifikasi pendekatan polinomial ringkas dengan nilai RMSE relatif energi regangan sebesar 0,38%, 1,40%, dan 0,67% masing-masing pada tarik uniaksial, geser sederhana, dan geser murni. Pada data perpindahan yang mengandung derau, fitur-fitur utama secara umum tetap berhasil dipertahankan, meskipun model Hartmann–Neffmenunjukkan sensitivitas terbesar dengan nilai RMSE relatif energi regangan sebesar 6,21% dan 6,85% masingmasing pada geser sederhana dan geser murni. Validasi melalui simulasi elemen hingga langsung menghasilkan galat relatif L2 di bawah 1% untuk medan perpindahan dan gaya reaksi global pada seluruh persamaan yang dievaluasi. Hasil ini menunjukkan bahwa kerangka yang diusulkan mampu memperoleh hukum hiperelastik yang ringkas dan dapat diinterpretasikan serta membangun model konstitutif pendekatan yang akurat hanya dari data perpindahan dan gaya reaksi. Hasil tersebut juga menegaskan pengaruh ruang pencarian simbolik dan prapemrosesan data perpindahan terhadap model yang berhasil diidentifikasi.