Development of material models for semi-brittle materials like tungsten carbide

Wolfram-karbid er et svært spesielt materiale som har både sprø og duktile egenskaper. Mens rene sprø og duktile materialer generelt er brukbart forstått, har det inntil nå ikke eksistert noen teori for å beskrive egenskapene til wolfram-karbid. Siden dette materialet ofte brukes som hardkjerne i prosjektiler er det nødvendig med en økt forståelse for å kunne optimalisere penetrasjonsevnen og fragmenteringsgraden eller å lage optimal beskyttelse. I dette arbeidet ble fragmenteringsegenskapene til prosjektiler av wolfram-karbid studert systematisk ved penetrasjonsforsøk med forskjellig yaw-vinkel. Deretter ble det gjennomført numeriske simuleringer av yaw-eksperimentene. Wolfram-karbid prosjektilet ble modellert med tre forskjellige materialmodeller, inkludert Johnson-Cook og Johnson-Holmquist. Det viste seg at ingen av disse modellene var i stand til å reprodusere de eksperimentelle resultatene. For å forbedre situasjonen ble det utviklet en helt ny materialmodell (MTSB) basert på mikrosprekkteori, samtidig som Johnson-Cook modellen ble modifisert med en ny dynamisk avhengighet. Begge de nye modellene gav godt samsvar med yaw-eksperimentene under numeriske simuleringer. MTSB og Modifisert Johnson-Cook ble deretter satt på enda en prøve. Det ble gjort eksperimenter med skrått anslag av wolfram-karbid prosjektiler mot plater av forskjellig stålkvalitet. Numeriske simuleringer med begge de nye modellene viste igjen godt samsvar med testene, særlig for MTSB-modellen. Følgelig er begge modellene mulige kandidater for å være en riktig beskrivelse av wolfram-karbid.