Выводы из сравнения модельных и экспериментальных исследований области индентирования материалов

Комплексные исследования зон локальных деформаций различных материалов, проведенные методами конечно-элементного моделирования, индентирования и сканирующей электронной микроскопией двух материалов (монои поликристаллического), позволили выявить причины и последовательность возникновения трещин различных типов, направления и контуры фронта их распространения и выхода на поверхность, максимальные размеры откольных разрушений.

Фронт распространения медианных трещин указывает на средние напряжения в качестве основной причины их возникновения. Возникновение боковых (латеральных) трещин наиболее вероятно на стадии нагружения, обусловлено возникновением сдвиговых деформаций, а стадия разгрузки приводит к реализации накопленной в зоне индентирования упругой деформации путем их выхода на поверхность индентирования и возникновения откольного разрушения образца по этим трещинам. При этом на масштаб трещин большее влияние оказывает зеренная структура керамики, а остаточная пористость в исследованных диапазонах ее значений такого влияния не обнаружила.

Модельные и экспериментальные исследования подтвердили, что характер, размеры и форму откольного разрушения определяет сочетание модуля продольной упругости и микротвердости образца, геометрических параметров индентора, а также обусловленная ими комбинация сдвиговых и сжимающих напряжений, действующих в зоне индентирования. Метод конечноэлементного моделирования с графическим представлением распределения этих напряжений в зоне деформации позволяет с достаточной достоверностью предсказывать характер локальных и откольных разрушений материалов при их эксплуатации.