В производстве изделий ответственного назначения (авиационно-космическая техника, автомобильные шины, трубопроводный транспорт) велика роль направленно-армированных композитов, обладающих весьма высокой прочностью и модулем упругости при небольшой (в сравнении с металлами) плотности [1]. Для экспериментального исследования деформационных свойств указанных существенно анизотропных материалов, как правило, применяются стандартизованные методы статических механических испытаний [2–4], что подразумевает трудоемкую процедуру изготовления и испытания большого количества образцов, вырезаемых в различных направлениях. При всей важности статических испытаний, являющихся эталонными, существует потребность в экспресс-методах оценки деформационных показателей (прежде всего, модулей упругости и твердости), реализующих неразрушающий контроль механических свойств. Такие методы, в сущности, являются расчетно-экспериментальными, т.к. позволяют вычислять требуемые деформационные характеристики по результатам косвенных измерений, например, посредством динамического контактного индентирования (ДКИ) поверхности изделий или заготовок. В настоящее время метод ДКИ хорошо апробирован на изотропных материалах (металлах, резине и т.п.) [5], и представляет интерес расширение области его применения для диагностики направленноармированных композитов.
Цель работы – оценка точности определения деформационных характеристик направленно-армированных материалов методом динамического контактного индентирования.
В настоящем исследовании использовались два прибора, реализующих метод ДКИ, разработанные в ИПФ НАН Белаоруссии: анализатор вязкоупругих свойств Импульс-1Р и твердомер портативный цифровой ТПЦ-7 (рис. 1).
Действие приборов основано на ударном воздействии твердого индентора на образец исследуемого материала. Исходной информацией о свойствах материала является аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна текущей скорости перемещения индентора при его контактировании с образцом [5]. Программное обеспечение приборов, основанное на феноменологическом механико-математическом описании процесса вязкоупругого деформирования, позволяет вычислить ряд практически востребованных механических характеристик материала.