江 真，郑 庆，林天一，王林祥，鲁昊钺

(上海航天动力技术研究所， 上海 201100)

1 引言

复合材料压力容器具有轻质高强的结构特性，其材料组成及结构决定了复合材料压力容器特性具有系数高、负载寿命长且可设计性强的特点，在航空、航天、医疗、化工等各个领域都有广泛应用[1-4]。同时，随着碳纤维国产化进程的持续推进，国产碳纤维产量扩大化和价格低廉化，对CFRP(carbon fiber reinforced plastics)应用提供了可能性、适用性及经济性，也进一步推进了复合材料压力容器在国产军民航空航天器件中应用的步伐。因此，关于复合材料压力容器的性能和结构分析一直是研究的热点。目前，国内外学者对于复合材料压力容器的主要关注方向有：原材料性能的提升、先进成型方法及精细化仿真分析。其中有限元分析软件，如：ABAQUS、ANASY、Amnesia、Digimat、MATLAB 及计算方法的迭代更新，使得复合材料压力容器的仿真分析更加精准高效。

国内外有大量利用有限元分析方法对复合材料压力容器性能进行分析的报道：王荣国等[5-6]对压力容器结构以及树脂固化体系进行了系统分析，并利用有限元方法对超薄金属内衬复合材料压力容器结构进行了分析，其考虑了封头处复合材料的铺放角度和厚度变化，较为准确地反应了金属内衬复合壳体数值分析过程；佟丽莉等[7]应用微分几何理论，推导出了纤维缠绕复合壳体的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头的运动方程，得到压力容器封头处损伤导致轴向变形，考虑了封头损伤对整体性能的影响。……