随着油气资源的开发向着深海领域发展,海洋立管作为深海油气开发系统中的重要构件,以往的钢制立管已经不足以满足其设计要求。复合材料立管相对于金属立管,具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀等众多优势,成为深海立管设计的新选择。但复合材料因自身缺陷在工况复杂的海洋环境容易发生损伤破坏,进而造成无法预计的灾害。因此,对复合材料立管损伤的研究有重要的理论意义和实用价值。复合材料的破坏是一个渐进的过程。本文基于渐进损伤原理,通过编写有限元软件用户子程序功能,对这一过程进行了仿真模拟。首先研究了复合材料铺层角度和铺层顺序对结构产生损伤的初始载荷,损伤类型,极限载荷和损伤扩展的影响。然后以海洋立管的简化结构——金属内衬外缠绕纤维增强复合材料立管为研究对象,针对不同结构设计参数对复合材料海洋立管强度的影响及内衬金属变形的三阶段(弹性、塑性、破坏)下复合材料层不同区域的破坏情形进行了分析。最后考虑到海洋立管实际生产中可能存在的问题,设计一种金属内衬层含轴向初始裂纹的复合材料海洋立管,探究了不同初始裂纹尺寸及初始裂纹所处位置的不同对海洋立管复合材料层损伤的影响。为复合材料在海洋立管中的使用提供理论参考。本文研究发现,铺层角越大,立管产生损伤的初始载荷越小,损伤形式越单一,轴向的强度越小,[0°/45°/-45°/90°]_T的铺层设计对于结构抵抗轴拉载荷的作用更为有利。立管内衬层的减薄使得应力在厚度方向上增大,结构提前发生破坏,不利于结构对内压的承载。金属和复合材料界面处缠绕角为45°时,应力在界面的递减率最大,其抗压承载能力较强。复合材料在金属塑性变形阶段丧失大部分承载力,立管边界区域控制结构径向损伤起始和发展,立管中段区沿厚度方向应力稳定,不易产生损伤。初始裂纹的存在对立管的承载能力影响显著,深、长尺寸的增加会使得金属内衬层起裂压力和复合材料层损伤起始载荷下降,且深度变化影响更大。对比于萌生于立管内衬层中部的轴向裂纹,近端面处的初始裂纹对金属内衬层的破坏影响较大,对复合材料层的损伤影响较小。