Влияние осевой деформации шара на величину измеряемой глубины вдавливания шара по перемещению верхней точки шара

Для исследования элементов конструкций аэрокосмических аппаратов особый интерес представляет метод непрерывного вдавливания шарового индентора, так как этот метод может использоваться при испытаниях непосредственно на месте эксплуатации без изготовления образцов стандартных размеров. Проведенный анализ предлагаемого устройства, реализующего метод непрерывного вдавливания шарового индентора с записью диаграммы «сила - глубина вдавливания», на предмет погрешности измерения глубины вдавливания показал минимальную погрешность измерения глубины вдавливания благодаря размерной цепи с малым количеством звеньев стабильных размеров и оригинальным решениям, позволяющим определять глубину вдавливания шара по перемещению верхней точки шара. Единственным звеном размерной цепи, изменяющим свои размеры под нагрузкой, является вдавливаемый шар. Также рассмотрено численное решение задачи о вдавливании упругого шара в упруго-пластический образец. Целью исследования является установление вклада осевой деформации шара под нагрузкой на величину измеряемой глубины вдавливания шара по перемещению верхней точки шара и возможность определения реальной глубины вдавливания шара при исследованиях механических свойств материала, использующих метод вдавливания шарового индентора. Для исследования контакта шара и образца была использована программа ANSYS Multiphysics 15.0, реализующая метод конечных элементов для решения задач теории упругости и пластичности с учетом контактного взаимодействия двух тел. В процессе исследования было установлено, что величина относительной осевой деформации шара остается постоянной в упругой области нагружения образца и зависит от отношения модулей упругости шара и образца. Это позволило получить поправочную зависимость, по которой, зная модули упругости шара и образца, можно получить вклад осевой деформации шара и реальную величину глубины вдавливания шара. Таким образом, используя предлагаемое устройство и найдя верхнюю точку перемещения шара, можно определить реальную глубину вдавливания шара с учетом вклада осевой деформации шара.