Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Fracture modelling of a tungsten carbide alloy - a first approach.

Fracture modelling of a tungsten carbide alloy - a first approach. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Tjernberg Anders, Skoglund Peter
Ort: Stockholm
Sidor: 53
Utgivningsår: 2005
Publiceringsdatum: 2005-01-01
Rapportnummer: (FOI-R--1648--SE)
Nyckelord Volframkarbid, brottmodellering, penetration, mekaniska egenskaper, pansarbrytande projektiler, AP, tungsten carbide, fracture modelling, penetration, mechanical properties, armour piercing projectiles, AP
Sammanfattning 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.
Abstract A military application of tungsten carbide cobalt (WC-Co) materials is in armour piercing (AP) small calibre projectiles, where the core material should be very hard and have a high density in order to penetrate the armour effectively. To be able to accurately predict the interaction between projectile and armour, it is important to have reliable criteria for the failure of the WC-Co projectile material. In this report the plastic flow and failure criterias for a cobalt cemented tungsten carbide material are investigated. Emphasis is on the influence of the stress state on the deformation and failure while the effect of strain rate and temperature is not studied in depth. A model for the plastic flow and failure of the tungsten carbide material is developed using a combination of experiments and simulations. The model is tested in simulations of both quasistatic cases and in dynamic loading cases such as ballistic penetration. It is found that the model reasonably well reproduces the deformation and failure of the tungsten carbide material over a wide range of stress states during quasi-static loading. However in combination with the AUTODYN software, the model predicts failure of the material at an earlier stage of penetration than what is found in the ballistic experiments. It is suggested that the strain rate effect on both the strength and the failure model needs to be accounted for and work in this area is on-going. It should be pointed out that different numerical effects may also contribute to the rapid material failure in the simulations and this needs to be further investigated.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182