Fracture modelling of a tungsten carbide alloy - a first approach

En militär tillämpning av volframkarbid-koboltmaterial är i pansarbrytande finkaliberammunition där kärnmaterialet bör vara hårt och ha hög densitet för att effektivt kunna penetrera skyddsmaterialet. För att utveckla skydd mot denna typ av projektiler är det mycket värdefullt att kunna simulera växelverkan mellan projektilen och pansaret korrekt. För dessa beräkningar är det viktigt att ha tillgång till pålitliga brottkriterier för projektilmaterialet. I denna rapport har plastisk deformation och brott hos ett volframkarbidmaterial som används i finkaliberammunition undersökts. Fokus är på inverkan av spänningstillståndet på brottvillkoren medan effekten av höga belastningshastigheter och temperaturer ej har undersökts i detalj. Genom en kombination av experiment och simuleringar har en modell för att beskriva plastisk deformation och brott hos hårdmetallegeringen föreslagits. Modellen har testats under både kvasistatiska förhållanden och dynamiska belastningsfall som ballistisk penetration. Resultaten visar att modellen reproducerar deformation och brott hos materialet tämligen väl inom ett brett spann av spänningstillstånd under kvasistatisk belastning. Ballistiska penetrationssimuleringar gjorda med mjukvaran AUTODYN visar att materialet går till brott vid lägre penetrationsgrad än de som uppnåtts vid ballistiska experiment. En tänkbar anledning till detta är att effekten av töjningshastighet på materialets hållfasthets- och brottegenskaper inte beaktas i modellen och arbete pågår inom detta område. Det bör också påpekas att numeriska effekter kan bidra till den snabba skadeutvecklingen i simuleringen och att detta bör undersökas närmare.