复合材料压力容器具有很强的可设计性，在航空航天、汽车、化工等领域都有广泛的应用。然而，随着科学技术的进步，要求复合材料压力容器具有更好的性能，对复合材料压力容器的力学响应进行科学、准确的研究具有十分重要的理论意义与工程应用价值。运用ANSYS有限元分析软件建立了复合材料压力容器的三维有限元模型，对其在工作压力和验证压力这两种工况下的力学响应进行了分析，得出了金属内衬层、螺旋缠绕层和环向缠绕层的应力分布情况，并对结果进行了分析讨论。螺旋缠绕层厚度、环向缠绕层厚度和封头形状是影响复合材料压力容器整体性能的主要因素，对它们进行优化设计有十分重要的意义。首先，运用PSO与ANSYS有限元分析相结合的结构优化方法，在满足整体性能的前提下，以螺旋缠绕层纤维厚度和环向缠绕层纤维厚度作为设计变量，以复合材料压力容器纤维层的总重量作为目标函数，对复合材料压力容器进行了优化设计，得出了最佳纤维厚度。然后，研究了封头形状对复合材料压力容器整体性能的影响，以环向缠绕层厚度和椭圆形封头短轴与长轴的比值为设计变量，以纤维总重量与容器内体积的比值最小作为目标函数，对复合材料压力容器的封头形状进行了优化设计。