Теоретико-экспериментальный подход к определению механических характеристик тонких полимерных композитных покрытий

Abstract

Предложен способ определения механических характеристик тонких полимерных композитных покрытий путем сопоставления результатов численного моделирования и эксперимента по индентированию. Рассмотрена упругопластическая осесимметричная задача для двухслойного основания, моделирующая процесс индентирования тонких покрытий. Для ее решения был применен метод конечных элементов и программный комплекс ANSYS. В качестве индентора использован конус со специальными параметрами угла конусности и радиуса закругления при вершине. Такой индентор имеет ту же функцию проекции площади и глубины, что и стандартный индентор Берковича, который применяли при проведении экспериментов. Полученная модель позволяет строить кривые нагрузка—разгрузка, аналогичные получаемым при инструментальном индентировании. Основная цель работы — получить значение предела текучести тонких полимерных композитных покрытий путем сравнения и приближения экспериментальных и расчетных кривых, имея набор входных параметров. В дальнейшем найденную таким образом величину можно принять за приближенное значение предела текучести материала. Показано, что применение алгоритма оптимизации для корректировки значения предела текучести покрытия обусловливает хорошее согласование результатов моделирования и эксперимента.