PhD in Technical Sciences, senior researcher
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of the Laboratory of Radiation Chemistry and Radiobiology, E.K. Zavoisky Physical-Technical Institute, Kazan Scientific Center, Russian Academy of Sciences; Senior Researcher, Federal Research Center «Kazan Scientific Center of Russian Academy of Sciences», Institute of Mechanics and Engineering
кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией радиационной химии и радиобиологии, Казанский физико-технический институт имени Е.К Завойского; старший научный сотрудник, Институт механики и машиностроения, Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр РАН»
Dr. Sci. (Eng.), leading researcher
доктор технических наук, ведущий научный сотрудник
Known methods and approaches are ineffective or not applicable at all in the study of mechanical characteristics and adhesion of coatings of complex structure, initially formed on non-planar surfaces. A device has been developed that includes fragments of spherical substrates with rings for mounting along the contour, a pressure source of the working medium with a pressure gauge, a line with a valve for supplying the working medium, a measuring complex and a line for etching the working medium. In a fragment of a spherical substrate there is a small diameter hole, in the area of which a cover is formed according to a given technology. The working medium is fed through a small hole in the tray. A segment of the coating detached from the substrate forms a dome in the form of an ellipsoid fragment. A numerical model of deformation of a coating fragment in the form of a spherical segment with a complex contour is being developed using well-known software complexes. At each step of loading by the “targeting” method, varying the modulus of elasticity and the Poisson’s ratio, we approach the parameters of the experimental dome and determine the actual mechanical and stiffness properties of the coating under study. We calculate the normal separation forces through the radial forces determined by the current numerical model, and then determine the coupling stresses. The developed experimental-theoretical method is an effective tool for evaluating the mechanical properties and stiffness of coatings of complex structure, as well as the adhesion of the coating to a spherical substrate.
Известные методы и подходы, исходно сформированные на неплоских поверхностях, малоэффективны или вовсе неприменимы при исследовании механических характеристик и адгезии покрытий сложной структуры. Разработано устройство, включающее фрагменты сферических подложек с кольцами для крепления по контуру, источник давления рабочей среды с манометром, магистралью с вентилем для подачи рабочей среды, измерительного комплекса и магистрали для травления рабочей среды. Во фрагменте сферической подложки имеется отверстие малого диаметра, в области которого формируют покрытие по заданной технологии. Через небольшое отверстие в подложке подается рабочая среда. Оторванный от подложки сегмент покрытия образует купол в виде фрагмента эллипсоида. Разрабатывается численная модель деформирования фрагмента покрытия в виде шарового сегмента со сложным контуром, используя известные программные комплексы. На каждом шаге нагружения методом «пристрелки», варьируя модулем упругости и коэффициентом Пуассона, приближаемся к параметрам экспериментального купола и определяем актуальные механические и жесткостные свойства исследуемого покрытия. Вычисляем нормальные усилия отрыва через радиальные усилия, определенные по актуальной численной модели, и определяем далее напряжения сцепления. Разработанный экспериментально-теоретический метод является эффективным инструментом оценки механических свойств и жесткости покрытий сложной структуры, а также адгезии покрытия к сферической подложке.