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通过对三维编织复合材料圆柱壳进行屈曲和应力分析，对三维编织复合材料高压储气瓶的临界载荷、强度和应力分布等进行了数值计算，结果表明，屈曲对三维编织复合材料高压储气瓶使用性能的影响非常显著。基于圆形四步法三维编织工艺及理论分析，提出了三维编织复合材料高压储气瓶的结构优化设计数学模型。算例表明，该优化设计方法效果很好。