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为了提高复合材料环形气瓶的循环使用寿命,提出了气瓶钛内衬的结构设计方法。基于复合材料压力容器承载变形特点,提出了长寿命复合材料环形气瓶内衬的设计思路,并初步设计内衬的各部分结构形式;利用ANSYS建立内衬承压过程有限元分析模型,分析了内衬在各承压工况下的力学特性,通过压力试验结果验证了有限元模型的正确性。研究结果表明:当内衬各部分壁厚达到一定程度时,在工作压力下内衬只发生弹性变形,最大应力位于最小径内壁处,内衬的轴向应变远大于环向应变;内衬模拟结果和试验结果吻合较好。