При планировании экспериментального исследования неизбежно возникает вопрос о достоверности получаемых эмпирических данных. Неоднородность механических свойств хрупких материалов, наличие существенного разброса результатов испытаний и возможные погрешности измерений обуславливают необходимость определения точности найденных из опыта характеристик материалов. Использование статистической обработки результатов испытаний способствует повышению такой точности, а величина возможной ошибки зависит от объема проведенных экспериментов. В этой связи обоснование необходимого объема испытаний для получения механических свойств материалов с наперед заданной степенью точности и статистической надежности является важной задачей, которая решается на этапе планирования исследования.

В стандарте на метод испытаний по определению сопротивления краевому скалыванию описаны технические требования для его реализации, а также регламентированы основные термины и определения. В частности, характеристику сопротивления краевому скалыванию предложено вычислять по результатам проведения не менее 10 опытов. Однако не приведены объяснения и обоснования такого количества экспериментов, что можно расценивать как недоработку или упущение. Представленное исследование являет собой попытку заполнения данного пробела.

Статистическая обработка результатов испытаний хрупких материалов методом царапания индентором Роквелла поверхности образца до скалывания его кромки состояла в решении последовательности задач: анализ данных на содержание выпадающих, резко отличающихся значений (критерий Н. В. Смирнова); проверка нулевой гипотезы о нормальном распределении опытных данных с помощью аналитических критериев согласия Смирнова и Шапиро-Уилка; определение минимально необходимого объема испытаний для оценки среднего значения величины сопротивления разрушению FRS материала для выборок данных, что соответствуют нормальному закону распределения.

Таблица 1 – Результаты статистической обработки экспериментальных данных

Примечание: символ «+» обозначает соответствие, а «–» несоответствие нормальному закону распределения.

Минимально необходимый объем испытаний составляет 41…43 единицы. Таким образом, в соответствии с обоснованным количеством опытов было проведено экспериментальное исследование механического поведения хрупких материалов в условиях краевого локального нагружения и получены статистически достоверные результаты определений их сопротивления разрушению. Важным являлось то, что для каждого из изучаемых материалов для этого требовалось не более одного стандартного образца размерами 3 мм × 4 мм × 50 мм. Этот факт свидетельствует, что метод царапания до скалывания кромки имеет явное преимущество по сравнению с другими распространенными методами определения сопротивления разрушению материалов, может считаться менее материалоемким и позволяет изучать дорогостоящую современную керамику или проводить комплекс поисковых исследований.