Применение дискового образца, нагружаемого по схеме «бразильского теста», для оценки хрупкой прочности материалов негеологического происхождения

Проведены расчетное, с помощью метода конечных элементов, реализованного в программном комплексе ANSYS версии 14.0, и экспериментальное, с применением метода цифровой корреляции изображений, исследования распределения напряжений и деформаций в поверхностных точках дискового образца, нагружаемого по схеме «бразильского теста» (сжатия диска в диаметральной плоскости). На общем фоне сжимающих напряжений отмечено наличие растягивающих напряжений в осевой плоскости диска, возникающих сначала в зоне контакта образца с нагружающими поверхностями и смещающихся от контактной зоны к центру диска при возрастании нагрузки. Получены зависимости максимальных растягивающих напряжений и растягивающих напряжений в середине диска и на его поверхности в центре от параметра напряжения, определяемого по рекомендуемой ASTM формуле. Выявлены допустимые соотношения диаметра и толщины образца для определения достоверных значений прочности материала при испытании. Результаты расчетного анализа сопоставлены с результатами экспериментального исследования, проведенного на образцах из серого чугуна и графита. Разрушение испытанных образцов происходило в плоскости действия растягивающих напряжений. Выявлено различие в характере разрушения чугунных образцов и образцов из графита – пластичное разрушение чугунных образцов и хрупкое разрушение графитовых. Показано хорошее соответствие результатов расчета и эксперимента при использовании расчетной формулы, рекомендованной Стандартом ASTM, для определения хрупкой прочности материалов горных пород. Подтверждена возможность применения метода испытания малоразмерных образцов по схеме «бразильского теста» для косвенной оценки прочности на растяжение хрупких материалов негеологического происхождения.