| ABSTRACT | 第8页 |
| 摘要 | 第9-17页 |
| CHAPTER 1 INTRODUCTION AND LITERATURE REVIEW | 第17-47页 |
| 1.1 INTRODUCTION | 第17-18页 |
| 1.2 LITERATURE REVIEW | 第18-45页 |
| 1.2.1 High-velocity Impact | 第19页 |
| 1.2.2 Low-velocity Impact | 第19-20页 |
| 1.2.3 Techniques for Impact Damage Analysis of Composite Structures | 第20-45页 |
| 1.2.3.1 Analytical Approach | 第20-26页 |
| 1.2.3.2 Experimental Test | 第26-34页 |
| 1.2.3.3 Finite Element Method | 第34-44页 |
| 1.2.3.4 Literature Summary of Impact Damage Analysis | 第44-45页 |
| 1.3 RESEARCH OBJECTIVES | 第45-46页 |
| 1.4 DISSERTATION OUTLINE | 第46-47页 |
| CHAPTER 2 FAILURE CRITERIA IN COMPOSITE LAMINATES | 第47-69页 |
| 2.1 INTRODUCTION | 第47页 |
| 2.2 FAILURE THEORIES IN COMPOSITE LAMINATES | 第47-60页 |
| 2.2.1 Maximum stress theory | 第48-49页 |
| 2.2.2 Maximum Strain Failure Theory | 第49-50页 |
| 2.2.3 Tsai-Hill Failure Theory | 第50-52页 |
| 2.2.4 Tsai-Wu Failure Theory | 第52-56页 |
| 2.2.5 Azzi-Tsai-Hill Theory | 第56-57页 |
| 2.2.6 Puck Failure Criterion | 第57-58页 |
| 2.2.7 Hashin Failure Criteria | 第58-60页 |
| 2.3 CONSTITUTIVE EQUATIONS | 第60-66页 |
| 2.3.1 In-plane Engineering Constants of Composite Laminate | 第61-64页 |
| 2.3.2 Flexural Engineering Constants of Composite Laminate | 第64页 |
| 2.3.3 Composite Laminate Hygrothermal Stresses and Strains | 第64-66页 |
| 2.4 SUMMARY | 第66-69页 |
| CHAPTER 3 COMPARISON OF BALLISTIC IMPACT BEHAVIOUR OF CARBON FIBER/EPOXY COMPOSITE AND STAINLESS STEEL STRUCTURES | 第69-85页 |
| 3.1 INTRODUCTION | 第69-71页 |
| 3.2 DAMAGE MODEL FORMULATIONS | 第71-74页 |
| 3.2.1 Failure Model of Composite Laminate | 第71-72页 |
| 3.2.2 Material Degradation of Composite Laminate | 第72-73页 |
| 3.2.3 Damage Model of Stainless Steel | 第73-74页 |
| 3.3 NUMERICAL TECHNIQUE | 第74-76页 |
| 3.3.1 Structural Parameters and Boundary Conditions | 第74页 |
| 3.3.2 Mesh Sensitivity and Element Deletion | 第74-75页 |
| 3.3.3 Interaction Definition and Properties of Materials | 第75页 |
| 3.3.4 Simulation Process | 第75-76页 |
| 3.4 RESULTS AND DISCUSSION | 第76-84页 |
| 3.4.1 Validation of the Model | 第76-79页 |
| 3.4.2 Velocity-time History | 第79-80页 |
| 3.4.3 Energy Distribution Portfolio | 第80-81页 |
| 3.4.4 Damage Mechanisms of the Target Plates | 第81-84页 |
| 3.5 SUMMARY | 第84-85页 |
| CHAPTER 4 DAMAGE INDUCED BY HIGH VELOCITY IMPACT ON COMPOSITE STRUCTURES USING FINITE ELEMENT SIMULATION | 第85-103页 |
| 4.1 INTRODUCTION | 第85-86页 |
| 4.2 CONSTITUTIVE DAMAGE MODEL | 第86-90页 |
| 4.2.1 Rate Dependent Constitutive Models | 第86-88页 |
| 4.2.2 Material Degradation and Cohesive Elements | 第88-89页 |
| 4.2.3 Failure Formulations | 第89-90页 |
| 4.3 FINITE ELEMENT MODEL | 第90-92页 |
| 4.3.1 Geometry and Validation of the Model | 第90-91页 |
| 4.3.2 Numerical Modelling and Boundary Conditions | 第91页 |
| 4.3.3 Element Type and Mesh | 第91-92页 |
| 4.3.4 Contact Algorithm | 第92页 |
| 4.4 RESULTS AND DISCUSSION | 第92-102页 |
| 4.4.1 Failure Behaviour of Kevlar/epoxy Composite Laminate | 第93页 |
| 4.4.2 Measurement of Velocity | 第93-95页 |
| 4.4.3 Extent of Damage on the Composite Plate | 第95-97页 |
| 4.4.4 Damage Response of the Laminate Thickness | 第97-100页 |
| 4.4.5 Damage Response of the Ply Angle | 第100-102页 |
| 4.5 SUMMARY | 第102-103页 |
| CHAPTER 5 MODELING OF DAMAGE DEVELOPMENT IN CROSS-PLY COMPOSITE LAMINATES SUBJECTED TO LOW VELOCITY IMPACT | 第103-123页 |
| 5.1 INTRODUCTION | 第103-105页 |
| 5.2 DAMAGE MODELS AND FORMULATIONS | 第105-108页 |
| 5.2.1 Intra-laminar Damage | 第105-106页 |
| 5.2.1.1 Damage Initiation Criterion | 第105页 |
| 5.2.1.2 Damage Evolution Law | 第105-106页 |
| 5.2.2 Inter-laminar Damage | 第106-108页 |
| 5.3.FINITE ELEMENT MODELING OF LOW VELOCITY IMPACT | 第108-112页 |
| 5.3.1 Finite Element Model and Boundary Conditions | 第108-109页 |
| 5.3.2 Contact Definition and Material Properties | 第109-110页 |
| 5.3.3 Numerical Analysis Process | 第110-112页 |
| 5.4 RESULTS AND DISCUSSION | 第112-121页 |
| 5.4.1 Validation of numerical model | 第112-115页 |
| 5.4.2 Simulation of Low Velocity Impact Process | 第115-117页 |
| 5.4.3 Analysis of Damage Modes | 第117-119页 |
| 5.4.4 Analysis of Delamination Inhibition Response | 第119-121页 |
| 5.5 SUMMARY | 第121-123页 |
| CHAPTER 6 DAMAGE INDUCED PREDICTION IN COMPOSITE LAMINATES AT LOW VELOCITY LOADING CONDITION | 第123-149页 |
| 6.1 INTRODUCTION | 第123-125页 |
| 6.2 DAMAGE CONSTITUTIVE MODEL FORMULATIONS | 第125-126页 |
| 6.2.1 Intra-laminar Damage | 第125页 |
| 6.2.2 Inter-laminar Damage | 第125-126页 |
| 6.2.2.1 Damage Criterion | 第125-126页 |
| 6.2.2.2 Damage Evolution | 第126页 |
| 6.3 DEVELOPMENT OF FINITE ELEMENT FRAMEWORK | 第126-131页 |
| 6.3.1 Numerical Modelling of E-glass Composite Laminate | 第126-128页 |
| 6.3.2 Numerical Modelling of Reinforced S-glass Composite Laminate | 第128-131页 |
| 6.4 RESULTS AND DISCUSSION | 第131-146页 |
| 6.4.1 E-glass Composite Laminate | 第131-139页 |
| 6.4.1.1 Validation of E-glass Composite Laminate | 第131-134页 |
| 6.4.1.2 Structural Damage Responses in E-glass Composite Laminate | 第134-139页 |
| 6.4.1.2.1 Analysis of intra-laminar damage | 第134-135页 |
| 6.4.1.2.2 Analysis of inter-laminar damage | 第135-136页 |
| 6.4.1.2.3 Analysis of stress failure contours | 第136-139页 |
| 6.4.2 Reinforced S-glass Composite Laminate | 第139-146页 |
| 6.4.2.1 Validation of Reinforced S-glass Composite Laminate | 第139页 |
| 6.4.2.2 Damage Induced Analysis of Reinforced S-glass Composite Laminate | 第139-146页 |
| 6.4.2.2.1 Comparison of inter-laminar damage with different impactors | 第139-141页 |
| 6.4.2.2.2 Comparison of intra-laminar damage with different impactors | 第141-144页 |
| 6.4.2.2.3 Comparison of stress distribution with different impactors | 第144-146页 |
| 6.5 SUMMARY | 第146-149页 |
| CHAPTER 7 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS | 第149-155页 |
| 7.1 CONCLUSIONS | 第149-153页 |
| 7.1.1 Comparison of Ballistic Impact Behavior of Carbon Fiber/epoxy Composite and Stainless Steel Structures | 第149-150页 |
| 7.1.2 Damage Induced by High Velocity Impact on Composite Structures | 第150页 |
| 7.1.3 Modeling of Damage Development in Cross-ply Composite Laminates Subjected to Low Velocity Impact | 第150-151页 |
| 7.1.4 Damage Induced Prediction in Composite Laminates at Low Velocity Loading Condition | 第151-153页 |
| 7.2 NOVEL CONTRIBUTIONS | 第153页 |
| 7.3 FURTHER WORK | 第153-155页 |
| REFERENCES | 第155-181页 |
| ACKNOWLEDGEMENTS | 第181-182页 |
| PUBLICATIONS | 第182-184页 |
