Теоретико-экспериментальное исследование контактно-усталостного разрушения углерод-углеродных композитовстатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 8 апреля 2022 г.
Аннотация:Проведены трибологические испытания углерод-углеродных композитных материалов (УУКМ) на циклическое нагружение по схеме контакта «стальной шарик — диск композита» с вариацией контактных нагрузок P в интервале 50—100 Н при постоянной скорости скольжения V = 1 м/с и температуре окружающей среды T = 23°C. Рассмотрены три вида углеродных композитов (два на основе графитированных углеродных волокон отличающиеся между собой длиной 40 и 5 мм соответственно и один на основе карбонизованных углеродных волокон длиной 40 мм). Изучение глубины усталостного разрушения поверхностных слоев композитов проводилось бесконтактным способом при помощи оптического профилометра SensoFar S Neox с использованием 20-ти кратного объектива в конфокальном режиме сбора измерений. Выполнено моделирование на макроуровне процесса циклического нагружения композита и накопления в нем усталостных повреждений, на основании которого рассчитаны количество циклов до разрушения и глубина зарождения усталостной трещины. Проведенные сравнения теоретических и экспериментальных результатов для всех исследуемых материалов позволили сделать выводы о влиянии характера нагружения и внутренней структуры рассмотренных материалов на разрушение их поверхностных слоев по усталостному механизму в условиях фрикционного взаимодействия, а также определить параметры функции накопления поврежденности на макроуровне. Определение показателя степени в критерии накопления усталостных повреждений откроет возможность прогнозирования начала разрушения рассматриваемых композитных материалов в условиях фрикционных испытаний при циклическом характере взаимодействия для произвольных нагрузок, приложенных к индентору.