Методика определения локальных свойств деталей из пространственно-армированных композиционных материалов

Авторы: Шкаранова С.В.
Опубликовано в выпуске: #6(59)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-6-705
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки
Ключевые слова: композиционные материалы, метод конечных элементов, теории прочности, методинструментальногоиндентирования, задача Герца, контактная прочность, эффективный модуль упругости, модели разрушения материала, углерод-углеродный композиционный материал
Опубликовано: 24.06.2021

В настоящее время создание и актуализация методов неразрушающего контроля для композиционных материалов становятся все более популярными. В данной работе рассмотрен метод инструментального индентирования и особенности его применения к композитам. Выполнен численный расчет процесса индентирования по различным критериям прочности с использованием пакета программ Ansys. На основе полученных данных выделены две группы критериев по области разрушения материала. Данное разделение в дальнейшем поможет правильно подбирать критерии при выполнении расчетов контактной прочности и анализировать разрушение композиционных материалов при использовании метода инструментального индентирования.

Литература

[1] ГОСТ Р 8.748-2011. Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 1. Метод испытаний. М., Стандартинформ, 2013.

[2] ГОСТ Р 8.904-2015. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 2. Поверка и калибровка твердомеров. М., Стандартинформ, 2016.

[3] Медведский А.Л., Корнев Ю.В., Курбатов А.С. Исследование физико-механических свойств 4D углерод-углеродного композиционного материала на макро и микроуровнях при действии высоких температур. Труды МАИ, 2010, № 41. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=23804

[4] Огар П.М., Тарасов В.А., Дайнеко А.А. К вопросу упругопластического внедрения сферического индентора. Системы. Методы. Технологии, 2011, т. 10, № 2, с. 14–16.

[5] Тарасов В.А., Федоров И.Б. Анализ теорий твердости при индентировании сферой. Механики XXI веку, 2015, № 14, с. 81–88.

[6] Chikova O.A., Shishkina E.V., Konstantinov A.N. Measurement of Young’s modulus and hardness of Al–50 Wt % Sn alloy phases using nanoindentation. Phys. Metals Metallogr., 2013, vol. 114, no. 7, pp. 616–622. DOI: https://doi.org/10.1134/S0031918X1307003X

[7] Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М., Мир, 1989.

[8] Андреева Ю.Д. Методика контактного неразрушающего контроля качества углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ). Выпуск. квалификац. работа. Королев, Технологический университет, 2019.

[9] Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic moduley using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., 1992, vol. 7, no. 6, pр. 1564–1583. DOI: https://doi.org/10.1557/JMR.1992.1564

[10] Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М., Наука, 1979.

[11] Потапова Л.Б. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. М., Машиностроение-1, 2005.

[12] Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т. 1. М., Наука, 1975.

[13] Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. Киев, Наукова думка, 1976.

[14] Батанова О.А., Матвиенко Ю.Г. Закономерности образования трещин при скалывании кромки образца и индентировании хрупких материалов. Физическая мезомеханика, 2015, № 18, с. 22–36.