Волокнистые углекомпозиты являются перспективным конструкционным материалом для различных отраслей промышленности, прежде всего, авиации. В отличие от металлов композиты обладают сложной гетерогенной структурой, наличием нескольких направлений армирования, различными свойствами матрицы и волокна, большим количеством границ раздела волокна и связующего. Наличие столь сложной структуры, с одной стороны, позволяет достигать высоких эксплуатационных свойств, с другой стороны, обусловливает необходимость непрерывного контроля ее состояния, наличия повреждений и дефектов как производственного, так и эксплуатационного происхождения. В этой связи актуальным является разработка устройств встроенного контроля состояния (Structural Health Monitoring — SHM), которые могут являться источниками информации о наличии/возникновении повреждений. Это позволяет существенно повысить безопасность эксплуатации, а также расширить временные интервалы между точками плановой полномасштабной диагностики.
Одним из подходов к контролю деталей из КМ является оценка состояния материала с помощью датчиков деформации интегрального типа (ДДИТ) [1, 2]. Этот метод основан на оптической регистрации поверхности наклеенной на испытуемый материал фольги (чувствительного элемента), деформирующейся вместе с исследуемым материалом. По мере усталостного нагружения на фольге формируется деформационный рельеф, регистрируемый с помощью цифровой камеры. Дальнейшая обработка изображений позволяет рассчитать информативные параметры, с помощью которых можно оценить степень поврежденности материала.
Материал образцов представляет собой псевдоизотропный композит системы «углеродное волокно/эпоксидная матрица» с укладкой [+45°/90°/ –45°/0°] 2s. Для защиты поверхности материала в укладку в качестве внешних слоев добавлены слои стеклоткани. На рис. 1, а приведен чертеж образца с двумя надпилами и наклеенной на поверхность А1 фольгой; толщина образца — 3,3 мм. Мягкую алюминиевую фольгу приклеивали на цианакрилатный клей «Момент», далее проводили ее полировку алмазной пастой. На рис. 1, б изображены фотографии исходного и разрушенного образцов. Видно, что фольга на образце в исходном состоянии, не подвергавшемуся циклическому нагружению, имеет полированную поверхность, в то время как на разрушенном образце из‑за образовавшегося рельефа фольга становится «матовой» (диффузно-рассеивающей).