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118 5 Anwendungsbeispiele und Ergebnisse
5.3.1 Simulation der Wellenausbreitung mit Hilfe der Spektralelementemethode in
einer unidirektionalen Faserverbundstruktur
Um die Wellenausbreitung in der unidirektionalen glasfaserverstärkten Faserverbundstruktur
aus Abbildung 5.31 zu untersuchen, wird die Spektralelementemethode herangezogen, siehe
[SCHULTE et al. 2010]. Die betrachtete Struktur besitzt eine Länge und Breite von jeweils
800mm sowie eine Bauteildicke von 1,5mm. Die Hauptfaserrichtung befindet sich bei θ=90°.
Insgesamt sind neun runde PZTs vom Typ PIC 151 mit einem Durchmesser von 10mm und
einer Dicke von ta=0,25mm in einem verteilten Sensornetzwerk angeordnet. Für die
Simulation wird die Struktur mit 68x 68 Spektralelementen diskretisiert, wobei jedes
Spektralelement 36 Knoten aufweist.
Abbildung 5.31: Unidirektionale glasfaserverstärkte Kunststoffplatte.
Die Hauptfaserrichtung befindet sich in θ=90° Richtung.
Zunächst wird P5 als Aktor verwendet und alle anderen PZTs fungieren als Sensoren. Der
Aktor wird mit einem Hann-gefensterten Burstsignal mit einer Grundfrequenz von fc=100kHz
und fünf Schwingspielen beaufschlagt. Ein Vergleich der simulierten und der gemessenen
Sensorsignale ist in Abbildung 5.32 illustriert. Hierbei sind exemplarisch die Sensoren P2, P3
bzw. P6 dargestellt, welche einen Winkel zur horizontalen Achse von 90°, 45° bzw. 0° bilden.
Man kann feststellen, dass in allen drei Fällen die gemessenen mit den simulierten Signalen
sowohl in der Phasenlage der Wellenpakete als auch in den jeweiligen Sensorspannungen sehr