複合材料補強金屬管道的有限元分析被不斷研究與探讨，針對于多樣的複合材料補強金屬管道結構，有限元法可以通過應力分析準确給出内壓載荷下的變化趨勢，以及應力、應變等數值解析。
結合複合材料的失效判斷、剛度退化等損傷失效分析步驟，預測初始損傷大小、位置以及後續的損傷擴充過程，直至補強結構完全失效，是以能夠準确地驗證複合材料對于金屬管道的補強效果。
采用第二章設計制備的E-玻璃纖維織物預浸料補強金屬管道，并利用ABAQUS有限元軟體建立補強管道模型，分别使用Mises失效準則以及織物複合材料的損傷失效模型，判定内壓條件下金屬管道和複合材料的失效情況。
通過應力分析，探讨了金屬管道的不同變形階段，複合材料的載荷轉移機制及其對金屬管道的補強效果；最後提出了複合材料補強層的損傷失效機理。
複合材料補強金屬管道的流程圖：首先将金屬管道固定于纏繞機上，将單層預浸料纏繞到管道上，共纏繞6圈，得到厚度為1mm的補強層；利用OPP膠帶對整個補強層加壓，放置于70℃的烘箱中固化8h，自然冷卻得到複合材料補強的金屬管道。
複合材料補強金屬管道的二分之一模型，其中金屬管道模型采用三維實體單元（C3D8R）建立，單元數2700，長度200mm、外徑140mm、壁厚3mm。
複合材料補強層模型采用連續殼單元（SC8R）建立，單元數2800，長度200mm、内徑140mm、層厚1mm，由内層到外層定義為“PLY1-6”。
将複合材料模型命名為“ABQ_PLY_FABRIC_EC/TP”，以便調用ABAQUS内置的織物VUMAT子程式。将金屬材料的力學性能輸入金屬管道模型，第二章測試的複合材料力學參數輸入複合材料模型，由于平紋織物的纖維方向正交。
是以定義1方向（緯紗）和2方向（經紗）分别與複合材料補強層的環向以及軸向對應。将上述兩模型裝配，對其接觸面施加綁定限制，并在模型軸向截面施加對稱邊界條件，橫向截面施加強定邊界條件。
對金屬管道内表面施加内壓，用于模拟補強系統的爆破失效過程。
複合材料補強金屬管道的損傷失效分析過程，通過VUMAT子程式顯式積分求解。
在此簡化了織物複合材料損傷機制，隻考慮了層内損傷中起決定作用的纖維失效以及剪切作用下的樹脂破壞，忽略了層間損傷。
其中金屬管道的失效采用Mises準則，複合材料的層内失效分析則由應力分析、失效判斷以及剛度退化組成。首先按照時間步長對模型施加内壓載荷。
根據目前載荷計算複合材料剛度矩陣，進行應力分析，并利用失效準則判斷損傷是否發生，如果判定損傷發生，則對材料執行剛度退化，否則沒有剛度退化。
更新載荷進行循環分析，直至金屬管道Mises等效應力達到其極限強度，此時認為管道發生爆破失效，計算被終止。
使用剛度衰減退化模型，基于能量演化對複合材料執行剛度退化，利用損傷變量di描述材料媒體内部細微缺陷對複合材料宏觀剛度的影響。
當di為0時說明不發生剛度退化，随着di數值的增加，材料的剛度退化程度越來越高，當di達到1時則表示材料剛度退化至0。
定義公式（3-5）損傷剛度矩陣中的損傷變量d1和d2分别與環向纖維（1方向）和軸向纖維（2方向）的斷裂相關，而d12則與剪切變形引起的樹脂開裂相關。
纖維破壞相關的單一損傷變量被定義為損傷門檻值rα和機關面積臨界斷裂能Gfβ的函數。
對比分析了複合材料補強前後金屬管道的最大Mises應力、環向應變-内壓關系曲線。當内壓載荷小于金屬管道的屈服内壓13.9MPa時，複合材料補強前後金屬管道的Mises應力增長趨勢保持一緻。
這是由于金屬管道彈性階段的楊氏模量遠大于複合材料，是以此階段的大部分載荷由金屬管道自身承擔。
遠小于其極限值428MPa，這是由于金屬管道屈服階段的楊氏模量迅速下降，使其發生了塑性擴張，進而導緻複合材料的承載作用加強，并限制金屬管道的塑性形變。
由此判斷，當金屬管道發生屈服進入塑性階段後，複合材料經由載荷轉移作用開始承擔主要載荷，并逐漸發揮其補強作用。當内壓載荷大于22.8MPa，複合材料補強金屬管道的Mises應力（圖3-5（a））迅速增加到強度極限，這主要由于内壓加載下複合材料補強層發生了損傷失效，導緻其失去了一定的承載能力。
以此确定其爆破失效内壓為24.0MPa，提升至補強前金屬管道爆破壓強（20.0MPa）的120%。
為了充分展現複合材料的補強效果，應保證工作内壓下複合材料結構不發生災難性破壞。以下對複合材料補強層的失效模式進行判定，并探讨後續加載下的損傷演化過程。
