纤维增强复合材料作为一种新型材料,具有质量轻、比强度高、比模量大等特性,被广泛应用于压力容器领域如高压气瓶等。复合材料气瓶的失效过程是一个复杂的损伤累积过程,其损伤型式有界面脱粘、基体开裂、纤维断裂以及分层。当材料出现损伤时,材料性能就会被劣化,其失效过程是一个渐进过程。此外,复合材料由基体和纤维组成,在微观上是非均质材料,而在宏观上表现出各项异性,这种特性更增加了复合材料气瓶的力学分析难度。随着气瓶越来越广泛的应用到实际生产中,气瓶的安全性和可靠性越来越被人们所关心,准确预测气瓶的损伤过程和爆破压力是解决气瓶安全经济的关键。然而,至今没有一种完整有效的方法能够准确预测复合材料气瓶的失效行为及影响。本文建立了全缠绕复合材料气瓶的有限元模型,并结合渐进损伤分析方法,来预测复合材料气瓶的失效过程和爆破压力。此外,将渐进损伤与冲击行为相结合,考察了冲击对复合材料气瓶损伤行为和承载能力的影响。结果表明：(1)当承受内压作用时,气瓶筒体上环向缠绕层承担了较大的环向载荷,螺旋缠绕层承担了较大的轴向载荷。纤维层基体开裂损伤最先发生在螺旋缠绕层,当所有螺旋缠绕层都发生了基体开裂损伤后,环向缠绕层才开始发生基体开裂损伤。封头上基体开裂损伤是由封头的两端逐渐向中部扩展。(2)筒体上纤维断裂损伤最先发生在筒体与封头的连接部位,而后逐渐向筒体中间部位扩展,同时纤维断裂损伤更容易在环向缠绕层发生。当气瓶发生整体失效时,封头只在与筒体连接的部位发生了纤维断裂损伤,其它部位保持完好。在渐进损伤的基础上,本文预测的气瓶最终爆破压力为114MPa,与实验测试的最小爆破压力102MPa较为接近。(3)气瓶垂直跌落对气瓶筒体与封头的连接部位影响较大。会在此处造成基体开裂和纤维断裂,而对筒体的影响较小,不会造成损伤。垂直跌落后,损伤主要出现在纤维层的外侧,且螺旋缠绕层更容易发生基体开裂损伤。跌落后,气瓶在内压作用下,损伤会在筒体与封头的连接部位率先发生,随后向相邻区域和相邻纤维层扩展。20m/s垂直跌落的气瓶,剩余承载能力为96MPa,降低了15.7%。(4)碰撞会对气瓶造成严重的局部损伤。通常纤维层内侧发生局部拉伸损伤,外部发生压缩损伤。碰撞区域在内压的作用下,损伤会逐渐由纤维层外侧向内侧扩展。当气瓶以10m/s的速度发生局部碰撞后,气瓶的剩余承载能力为90MPa,降低了17.5%。