Новые КМ разрабатывают обычно в два этапа. На первом этапе – расчетном – анализируют предполагаемые условия нагружения конструкции из КМ и оценивают возможности материала, рассчитывая его упругие константы, прочность и другие физико-механические свойства. Следует отметить, что такие расчетные формулы получены только для простейших случаев нагружения, которые на практике редко встречаются в чистом виде. И даже в этих случаях при расчете, как правило, влияние возможных факторов, в частности технологических, учесть не удается. Поэтому на втором этапе – экспериментальном – исследуют свойства КМ и выбирают оптимальные технологические варианты их получения. Желательно максимально использовать арсенал аналитических методов расчета, чтобы свести к минимуму экспериментальные исследования, отличающиеся обычно большой трудоемкостью.
Определение механических свойств КМ имеет ряд особенностей по сравнению с аналогичным процессом для обычных изотропных материалов. Эти особенности связаны, в первую очередь, с анизотропией свойств КМ.
Анизотропные материалы нуждаются в определении большего числа упругих и прочностных характеристик, чем традиционные изотропные машиностроительные материалы. Например, для выявления всех девяти упругих постоянных ортотропного материала нужно испытать на одноосное растяжение (сжатие) шесть видов образцов. Но в зависимости от назначения материала количество подлежащих определению параметров можно и уменьшить. В некоторых случаях достаточно провести испытания двух-трех видов образцов.
Специфическая структура армированных КМ требует учитывать особенности их поведения при различных видах нагружения. Так, при одноосном растяжении или сжатии КМ могут иметь место сдвиговые деформации, тогда как у изотропных материалов это явление не наблюдается.
При испытаниях анизотропных материалов приходятся обращать особое внимание на такие характеристики, которые при испытаниях обычных материалов, как правило, не учитываются, например, само понятие "межслойный сдвиг" для изотропного материала не имеет смысла, тогда как для многих КМ прочность при межслойном сдвиге – одна из наиболее важных характеристик, от которой зависят эксплуатационные качества КМ.
Для анизотропных КМ такие обычные понятия, как прочность, жесткость, теплопроводность и другие, теряют смысл, если указываются в отрыве от направления.
В некоторых случаях формулы, применяемые при расчете механических характеристик изотропных материалов, оказываются неприменимыми для анизотропных.
Рассмотрим особенности испытаний армированных КМ при растяжении, сжатии, сдвиге и изгибе.