摘　要：隨著復合材料氣瓶的廣泛應用，對復合材料氣瓶進行科學而準確地分析和計算具有十分重要的意義。本文借助ANSYS有限元分析軟件，采用有限元分析方法，對纖維纏繞鋁內膽復合材料氣瓶進行分析，利用有限元前處理程序建立了可以用于復合材料氣瓶計算的合理的力學模型。對單元的選擇，網格密度的確定，邊界條件的確定以及實常數的確定做了論述，并使用ANSYS提供的參數化編程語言(APDL)編制了模型生成、加載和求解的程序。通過ANSYS計算，得到了在復合材料氣瓶的制造、試驗、使用及爆破各個過程的應力分布和位移分布情況。對使用過程中疲勞破壞發生的位置進行了討論。對計算過程中是否考慮幾何非線性的影響作了討論。以國內某公司生產的2L復合氣瓶為例，對氣瓶的預緊壓力進行了優化。在不同的預緊壓力情況下，得到了氣瓶在制造、試驗、使用及爆破各個壓力過程下的應力。計算發現，通過對復合材料氣瓶施加預緊壓力，可以有效的降低氣瓶在工作壓力下的應力水平，從而可以提高氣瓶的疲勞壽命；隨著預緊壓力的提高，預緊壓力卸載后零壓力下內膽的環向壓應力線性增大；隨著預緊壓力的提高，工作壓力下內膽的Mises應力減小而纖維層的應力線性增大，即預緊壓力可以改善工作壓力下內膽和纖維的應力分配；小爆破壓力下內膽和纖維層的應力分布與預緊壓力無關。利用以上這些結論，從疲勞壽命的角度實現了對預緊壓力的優化。以國內某公司生產的2L復合氣瓶為例，對氣瓶的環向纏繞纖維厚度進行了優化。在內膽尺寸和縱向纏繞一定的情況下，改變環向纏繞纖維的厚度，得到不同環向纖維厚度下對應的各個壓力過程下的應力值。隨著環向纖維厚度的增加，要達到同樣的預緊效果，就要提高預緊壓力，且預緊壓力對纖維厚度成線性關系；隨著環向纖維厚度的增加，工作壓力和小爆破壓力下內膽和纖維的應力水平降低，同時纖維的應力比減小。利用這些結論，從經濟的角度確定了佳的環向纏繞纖維厚度，實現了對環向纏繞纖維厚度的優化。

關鍵詞：復合材料氣瓶；ANSYS；有限元；預緊壓力；環向纏繞纖維厚度；優化