1、纖維增強復合材料作為一種新型材料，具有質量輕、比強度高、比模量大等特性，被廣泛應用于壓力容器領域如高壓氣瓶等。復合材料氣瓶的失效過程是一個復雜的損傷累積過程，其損傷型式有界面脫粘、基體開裂、纖維斷裂以及分層。當材料出現(xiàn)損傷時，材料性能就會被劣化，其失效過程是一個漸進過程。此外，復合材料由基體和纖維組成，在微觀上是非均質材料，而在宏觀上表現(xiàn)出各項異性，這種特性更增加了復合材料氣瓶的力學分析難度。隨著氣瓶越來越廣泛的應用到實際生產(chǎn)中，氣瓶的

2、安全性和可靠性越來越被人們所關心，準確預測氣瓶的損傷過程和爆破壓力是解決氣瓶安全經(jīng)濟的關鍵。然而，至今沒有一種完整有效的方法能夠準確預測復合材料氣瓶的失效行為及影響。
　　本文建立了全纏繞復合材料氣瓶的有限元模型，并結合漸進損傷分析方法，來預測復合材料氣瓶的失效過程和爆破壓力。此外，將漸進損傷與沖擊行為相結合，考察了沖擊對復合材料氣瓶損傷行為和承載能力的影響。結果表明:
　　(1)當承受內(nèi)壓作用時，氣瓶筒體上環(huán)向纏繞層承擔了

3、較大的環(huán)向載荷，螺旋纏繞層承擔了較大的軸向載荷。纖維層基體開裂損傷最先發(fā)生在螺旋纏繞層，當所有螺旋纏繞層都發(fā)生了基體開裂損傷后，環(huán)向纏繞層才開始發(fā)生基體開裂損傷。封頭上基體開裂損傷是由封頭的兩端逐漸向中部擴展。
　　(2)筒體上纖維斷裂損傷最先發(fā)生在筒體與封頭的連接部位，而后逐漸向筒體中間部位擴展，同時纖維斷裂損傷更容易在環(huán)向纏繞層發(fā)生。當氣瓶發(fā)生整體失效時，封頭只在與筒體連接的部位發(fā)生了纖維斷裂損傷，其它部位保持完好。在漸進損傷

4、的基礎上，本文預測的氣瓶最終爆破壓力為114MPa，與實驗測試的最小爆破壓力102MPa較為接近。
　　(3)氣瓶垂直跌落對氣瓶筒體與封頭的連接部位影響較大。會在此處造成基體開裂和纖維斷裂，而對筒體的影響較小，不會造成損傷。垂直跌落后，損傷主要出現(xiàn)在纖維層的外側，且螺旋纏繞層更容易發(fā)生基體開裂損傷。跌落后，氣瓶在內(nèi)壓作用下，損傷會在筒體與封頭的連接部位率先發(fā)生，隨后向相鄰區(qū)域和相鄰纖維層擴展。20m/s垂直跌落的氣瓶，剩余承載能力