Остаточные напряжения в зоне повреждения пластины из композиционного материала при статическом и динамическом воздействии стального индентора

Разработан и реализован новый подход, обеспечивающий определение главных компонент остаточных напряжений, которые возникают в результате, как статического, так и ударного контактного взаимодействия сферического индентора и плоской поверхности пластины, изготовленной из полимерного композиционного материала с продольно-поперечной укладкой. Экспериментальная методика включает сверление зондирующего отверстия и последующее измерение приращений диаметров этого отверстия в направлении главных остаточных деформаций методом спекл-интерферометрии. Картины интерференционных полос высокого качества, необходимые для реализации этой процедуры, визуализированы, как внутри контактной вмятины, так и в ближайшей внешней окрестности контура углубления, которое расположено на длинной оси симметрии прямоугольных образцов. Данные интерференционных измерений тангенциальных компонент перемещений используются для определения главных компонент остаточных напряжений на основе единственного решения корректно сформулированной обратной задачи. Это обстоятельство обеспечивает минимально возможную погрешность конечного результата. Ключевым моментом разработанного подхода является то, что остаточные напряжения определяются количественным образом по результатам прямых физических измерений приращения диаметров зондирующих отверстий, выполненных в различных зонах контактного взаимодействии. На этой основе установлено наличие значительных по величине главных компонент остаточных напряжений, которые возникают в зоне контактного взаимодействия стального индентора и поверхности композиционной пластины. Выявлено, что распределения главных компонент остаточных напряжений вдоль контура контактной вмятины по отношению к ее центру имеет радиально-симметричный характер. При этом тангенциальные компоненты являются растягивающими напряжениями, а радиальные напряжения являются сжимающими в обоих случаях. Наибольшие сжимающие компоненты в обоих случаях возникают в центре контактной вмятины. Представлено сравнение величин главных компонент остаточных напряжений, возникающих при статическом вдавливании сферического индентора и ударном воздействии, которые характеризуются практически одинаковым диаметром контактной вмятины. Полученные данные свидетельствуют, что остаточные напряжения можно использовать в качестве репрезентативного параметра, который способен установить корреляцию между снижением прочности композитной пластины вследствие ударного воздействия и количественными характеристиками поля остаточных напряжений в окрестности контактного углубления.