9.1  引言

本章实例介绍了纤维缠绕复合材料压力容器（COPV）的可靠性分析方法。该模型在分层的复合材料中使用了增强纤维。本章实例使用有限元单元法，首先进行力学分析获得相应的力学响应，然后根据计算结果进行失效分析来确定纤维缠绕复合材料压力容器最薄弱的部分。为了进行压力容器的优化设计，本实例分析过程中会输出线性应力。

使用缠绕方法制造纤维缠绕复合材料压力容器，其制造的基本过程是将高强度的纤维连续缠绕到薄金属壳体的外面。因为该结构具有优异的耐腐蚀性和高强度质量比，所以COPV通常用于重要领域（如深海探测和太空任务）。

一个典型的COPV通常含有大量的纤维增强层，并呈现出复杂的整体材料正交各向异性。当COPV承受严酷的运行载荷时，由于纤维组织发生变化，其材料性能可能发生明显的变化。COPV材料性能与载荷之间的关系是很难通过实验手段获得的，因此，设计人员和研究人员经常进行有限元模拟获得COPV的力学性能。