随着材料科学的发展和制造工艺的创新，树脂基复合材料壳体不仅在传统运输、建筑、化学等领域普及使用，而且在航空航天、能源、汽车等高科技技术领域逐渐被应用，它的高比模量、高比强度、耐腐蚀、易设计等优点足以代替金属材料。复合材料缠绕成型中缠绕张力是影响壳体性能的重要参数之一。设计合理的张力制度可使壳体同时承受内压，提高壳体整体性能。传统成型工艺是使复合材料先缠绕再固化，缠绕均在室温下进行，在此过程中复合材料不发生固化反应，因此对缠绕张力制度的研究无需考虑温度的影响。热芯缠绕工艺是使复合材料边缠绕边固化，缠绕张力将受到温度变化引起的热应力、固化反应引起的固化收缩应力以及随温度改变的各参数的影响。显然，不考虑温度变化的张力制度设计方法不适合热芯缠绕工艺。本文提出了一种适用于热芯缠绕工艺的张力制度设计方法。首先，基于复合材料基本力学理论，以缠绕完成后的每层纤维整齐排列和各纤维层环向等应力状态分布为设计原则对壳体内部应力进行详细分析。其次，分析了张力制度对壳体性能的影响，考虑了缠绕过程中温度变化引起的热应力、树脂固化反应引起的收缩应力以及各参数变化等因素对壳体环向应力的影响，将加力缠绕过程等效为薄环叠加，采用解析设计方法，设计适合热芯缠绕工艺的张力制度。最后，运用MATLAB和有限元分析软件分别对复合材料壳体热芯缠绕过程中的环向内应力和径向应变进行数值模拟仿真分析，并通过性能测试试验，进一步验证张力制度的正确性。本文考虑了缠绕过程中固化因素对壳体应力的影响，仿真表明：本文设计的张力制度可以使得纤维层环向内应力基本达到预设的应力值，保证纤维均匀承压，同时降低壳体径向残余应变。该研究为热芯缠绕工艺精确缠绕和优化壳体性能奠定了重要的基础。