复合材料压力容器具有比强度高、比刚度高、耐疲劳及耐腐蚀性强、使用寿命长等特点,在航空航天、汽车船舶、石油化工、能源储存等领域得到广泛应用。金属内胆复合材料III型压力容器因其耐疲劳特性不足限制了进一步发展,因此,以工程塑料为内胆的复合材料IV型压力容器成为当前提高民用压力容器使用寿命的关注点。然而,目前国内关于复合材料IV型压力容器的设计和制造研究尚处于起步阶段,设计方法及强度准则不完善、工艺体系复杂、安全评价方法不成熟等问题尚未得到解决。本文以高密度聚乙烯（HDPE）材料为内胆的复合材料IV型压力容器为对象,进行了以下几方面的研究:（1）开展了纤维、树脂性能的匹配性测试,确定了树脂种类;基于选定的纤维和树脂,进行了单向板的制备与测试,通过单向板拉伸、压缩及剪切实验,测得了复合材料单向板的强度、模量和泊松比,为后续复合材料压力容器的强度设计和校核提供了基本的力学性能参数。（2）介绍了各项异性材料的应力应变关系以及单层板正轴、偏轴应力应变关系的转换方法;总结了碳纤维复合材料常见的失效模式和强度准则。基于筒身段网格理论对铺层进行了初步设计,利用三次样条厚度预测结合有限元软件进行了复合材料压力容器的应力分析与强度校核,并通过渐进失效分析预测了爆破压力。（3）对本文所使用的HDPE材料的内胆进行了屈曲失稳分析,讨论了不同长径比和厚径比对临界失稳载荷的影响规律。通过等效温度法计算了张力对内胆产生的变形以及对内层纤维的放松作用,得到在设计张力制度下内胆所需的预充压力值。（4）基于前文设计的铺层方案、张力制度和预充压力,对复合材料IV型压力容器进行成型和性能测试,本文预测结果与水压爆破实验的误差为6.88%,验证了本文的设计方法和成型工艺的有效性。本文的研究成果可为复合材料IV型压力容器的设计与制造提供重要的指导意义。