随着我国海上油气事业的发展,海底油气资源不断被勘测发现和实施开采,而海洋立管作为连接海底油气资源和海上开采平台的通道,对海洋立管的研究在近年来不断开展,复合材料立管具有轻质高强的明显优势。因此,对复合材料立管展开研究,对我国海洋油气资源开采事业具有重要意义。本文基于Hashin失效准则和ABAQUS有限元软件对复合材料立管进行了仿真力学实验。首先,在轴向拉伸荷载和轴向压缩荷载作用下,对立管的复合材料层损伤破坏过程及损伤失效模式进行分析。然后,对不同的复合材料铺层顺序对复合材料层中各层损伤破坏的影响进行探究,并给出了最佳铺层顺序。最后,基于扩展有限元(XFEM)模块对金属内衬层中含有初始裂纹的复合材料立管进行仿真模拟,并对初始裂纹的不同位置对立管损伤破坏的影响进行探究,并给出了一种延缓立管发生损伤破坏的优化方法。本文研究发现,轴向拉伸和轴向压缩荷载作用下,轴向层最先发生损伤破坏,破坏模式分别为纤维拉伸失效和纤维压缩失效,其余3层随之发生基体失效;复合材料层合管改变铺层顺序不会影响发生最先破坏的位置,均为轴向层最先破坏;当轴向层作为第一层铺设时,可以一定程度上提高层合管的轴向抗拉刚度;角度层应置于轴向层和环向层之间,这能延缓层合管整体失效发生的时间。层合管的最佳铺层顺序为(0~0,53.5~0,-53.5~0,90~0)。内压荷载作用下,含裂纹立管的各层应力及位移结果均高于无缺陷立管;无缺陷立管复合材料层发生损伤破坏的时间约为含裂纹立管的5倍;产生于内衬层中间区域的初始裂纹比产生于两端区域的初始裂纹对复合材料层的损伤破坏范围更大。内压荷载作用下,在金属内衬层和复合材料层之间增加一层90度复合材料层,能更有效的延缓轴向直线型裂纹扩展对复合材料层损伤破坏的发展速率。