含金属内衬复合材料压力容器与传统金属压力容器相比,其在保持强度的同时,不仅很大程度上减轻了重量,也满足了工程需求,得到了航空航天系统的青睐,在能源的储运方面更是得到了广泛的应用。复合材料压力容器在生产过程中,往往会对压力容器先进行自紧工艺处理,这样纤维的优异性能才能被充分施展,从而显著地增高压力容器整体的承载能力。然而由于金属内衬和复合材料的性能不匹配,自紧过程中金属内衬会产生不可逆的塑性变形,而复合材料却仍在弹性范围内,在自紧压力卸载后,内衬与复合材料之间存在压应力,金属内衬在较高的压应力时状态易发生失稳,从而影响压力容器的使用寿命。然而,目前国内外学者对复合材料压力容器的研究大多集中在强度分析和材料失效等方面,对内衬稳定性的研究比较匮乏。本文整理了国内外学者关于管道内衬屈曲问题的一些研究,发现纤维缠绕复合材料压力内衬屈曲问题接近于管道收缩屈曲问题,两者均为外层向内收缩引起的内衬屈曲。但现有的内衬屈曲模型只能用于解决基于二维平面应变假设的弹性屈曲分析,而复合材料压力容器内衬的凹陷和屈曲变形均为三维尺度上的,并不能用传统的二维平面应变模型进行简化。考虑诸多的材料非线性和几何非线性因素,通过解析法推导临界屈曲载荷较为困难。因此,本文首先建立了基于二维平面应变假设的内衬屈曲有限元模型,数值模拟结果与Vasilikis的模拟结果吻合良好,验证了有限元分析的合理性。然后将二维模型拓展为三维模型,通过修改单元节点坐标的方式将三维波凹缺陷引入到有限元模型,采用有限元非线性分析技术,考虑了大变形、初始几何缺陷、接触非线性和材料非线性等因素,对内衬的稳定性进行了分析。本文建立了复合材料压力容器内衬局部屈曲分析模型,考虑自紧工艺的影响,研究了初始凹陷的深度、轴向尺寸、环向尺寸以及压力容器轴向应力和环向应力比等因素对临界屈曲载荷的影响。研究表明:复合材料压力容器局部屈曲的临界屈曲载荷有较强的缺陷敏感性。