在纤维缠绕复合材料气瓶的制造过程中会预先施加预应力,使气瓶内胆在工作压力下有比较小的工作应力。为了研究内压自紧方法、缠绕张力方法和温差预应力方法这三种预紧方法对预紧后0MPa压力下、20MPa工作压力下和50MPa最小爆破压力下环缠绕复合材料气瓶应力的影响,在宏观力学的基础上,结合理论分析和有限元分析对其进行了研究。　　 为了降低分析缠绕张力对环缠绕复合材料气瓶应力影响的难度,本文提出了等效降温法,以复合材料层和金属内胆交界面径向位移相等和复合材料层预应力相等为出发点,得到了复合材料层降温量和复合材料层预应力之间的理论计算公式,用复合材料层降温的方法,在通用有限元软件中可以等效模拟缠绕张力作用的效果。温差预应力方法是利用金属内胆和缠绕层两者的热膨胀性能的差异,在缠绕过程中控制金属内胆的温度,使缠绕完成后的气瓶在正常工作温度下,因金属内胆和缠绕层的不均匀热胀冷缩而产生预紧,本文通过理论推导得到了采用温差预应力方法时内胆降温量和环缠绕复合材料气瓶应力的一个计算公式,可以用于温差预应力方法的设计分析阶段。　　 使用上述方法,通过有限元分析发现,使用三种预紧方法,随着预应力的增加都会使环缠绕复合材料气瓶内胆在工作压力下的应力降低,复合材料层应力增大,复合材料层纤维应力比降低；但是三种预紧方法无论是单独作用、两两共同作用,或者三种方法同时作用,在最小爆破压力下的内胆和复合材料层应力的变化范围比较小,基本上不能改变环缠绕复合材料气瓶的最终承载能力,可见气瓶的最终承载能力是由气瓶结构尺寸和材料力学性能等最终决定的,虽然预应力能改善工作压力下气瓶应力分布,但不能提高气瓶最终承载能力。　　 在本文分析范围内,缠绕张力方法和温差预应力方法这两种方法都不能使内胆产生塑性变形,但是如果在这两种方法的基础上使用内压自紧方法,随着缠绕张力或内胆降温量的增大,使内胆产生塑性变形的自紧压力也必须增大。缠绕张力方法和温差预应力方法的施加会在内胆上产生预压缩应力,这种预压缩应力越大,自紧压力也必须加大,才能在内胆上产生更大的预拉伸应力,以抵消预压缩应力而使内胆产生塑性变形。