Der MATLAB®-basierte Dispersion Calculator ist eine freie Software für die Berechnung von Dispersionskurven von geführten Wellen in isotropen Materialien und anisotropen Kompositen. Der Dispersion Calculator wurde 2018 in der Version 1.0 unter GNU General Public License v3 erstmals veröffentlicht und kann weiter unten kostenlos heruntergeladen werden.
Was kann der Dispersion Calculator?
Der Dispersion Calculator berechnet die frequenzabhängige Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, den Einschallwinkel sowie Spannungs- und Verzerrungsfeld von Lamb- und shear horizontal waves in einlagigen, isotropen- und mehrlagigen, transversal isotropen Materialien wie Kompositen. Für Komposite können Sie ebenfalls polare Dispersionsdiagramme bei festen Frequenzen berechnen, um das anisotrope Verhalten der Phasen- und Gruppengeschwindigkeit sowie des Einschallwinkels zu untersuchen. Der Dispersion Calculator kann Laminate berechnen, die aus mindestens mehreren Hundert Lagen bestehen. Damit können auch die dickwandigsten Bauteile, die am DLR gefertigt werden, z.B. Druckkörper für Raketentriebwerke der zukünftigen Trägerrakete Ariane 6, berechnet werden. Das wird durch die Implementierung der “Stiffness Matrix Method” ermöglicht, die von Rokhlin und Wang entwickelt wurde. Zudem ist der Dispersion Calculator in der Lage, die unterschiedlichen Modenfamilien wie z.B. symmetrische- und antisymmetrische Lamb- und shear horizontal waves zu unterscheiden, je nachdem, welche Symmetrie- und Kopplungseigenschaften im jeweiligen Laminat vorliegen.
Über den Autor
Der Dispersion Calculator wurde seit 2015 von Armin Huber entwickelt. Armin Huber ist Forscher am Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Augsburg. Dort werden Produktionsprozesse für großskalige Komponenten aus Kohlenstofffaserverstärkten Kunstoffen für Luft- und Raumfahrtfahrzeuge entwickelt. Solche Komponenten wie z.B. Raketentriebwerke können aus bis zu 400 Lagen bestehen. Armin Huber arbeitet in der produktionsprozessintegrierten Qualitätssicherung. Hierbei kommt u.a. die zerstörungsfreie Prüfmethode Luft-gekoppelter Ultraschall zum Einsatz. Die einseitige Variante basiert auf der Anregung von Lamb waves im zu prüfenden Laminat. Hierfür muss der korrekte Einschallwinkel eingestellt werden. Da kommerzielle Software Laminate mit mehreren Hundert Lagen nicht berechnen konnte, entwickelte Armin Huber den Dispersion Calculator.