随着国际能源形势紧张和环境问题日益突出，人们对新能源的需求越来越迫切。复合材料飞轮储能系统具有储能密度高、比强度高、寿命长等优点，在航空航天、新能源汽车等方面得到了越来越广泛的应用。由于复合材料飞轮转子的结构设计是复合材料飞轮储能系统的关键技术之一，因此，对复合材料飞轮转子进行失效分析和强度预测具有重要的工程意义。基于三维逐渐损伤理论和材料刚度退化准则，本文针对两类常用的复合材料飞轮转子：纤维缠绕复合材料飞轮转子和多环过盈装配复合材料飞轮转子，在验证了采用ANSYS对其进行力学分析正确性的基础上，采用ANSYS参数化设计语言APDL分别建立了参数化损伤模型，并分别进行三维逐渐损伤过程的可视化模拟和强度预测，具体的研究内容如下。（1）对于纤维缠绕复合材料飞轮转子，在分别验证采用ANSYS分析缠绕过程中施加预紧力时复合材料飞轮转子初应力分布的正确性以及三维损伤计算模型的正确性之后，采用APDL建立了纤维缠绕复合材料飞轮转子的参数化损伤模型，并进行了损伤过程的可视化模拟和强度预测，得到了复合材料飞轮转子的初始失效转速和最终失效转速，同时讨论了缠绕预应力和缠绕层数对飞轮转子失效过程的影响。计算结果表明，纤维缠绕复合材料飞轮转子的失效过程为：飞轮转子首先在中部发生基体拉伸开裂失效，随着转速的增加，在转子的外径处发生纤维拉伸断裂，导致飞轮发生爆破失效，并且飞轮的最终失效转速要远高于初始失效转速。当缠绕层数不变时，增加缠绕预应力能提高飞轮转子的初始失效转速，但对最终失效转速没有影响；当缠绕预应力不变时，增加缠绕层数，对飞轮转子的初始失效转速没有影响，而最终失效转速却随着缠绕层数的增加而改变，但变化幅度很小。（2）对于多环过盈装配复合材料飞轮转子，在分别验证采用ANSYS分析两环过盈装配复合材料飞轮转子初应力分布的正确性以及三维损伤计算模型的正确性之后，采用APDL建立了多环过盈装配复合材料飞轮转子的参数化损伤模型，在考虑三种不同最终失效形式的基础上进行渐进损伤过程的模拟和强度预测，得到了复合材料飞轮转子的初始失效转速和最终失效转速，同时讨论了过盈量和装配环数对飞轮转子失效过程的影响。计算结果表明，当过盈量不同时，飞轮转子的最终失效形式也不相同。当装配环数不变时，飞轮的最终失效转速随着过盈量的增大呈现先增大后减小的趋势，并且过盈量存在一个相对优化值；在过盈量不变的情况下，当过盈量较小时，随着装配环数的增加，飞轮的最终失效转速随之增大；当过盈量较大时，随着装配环数的增加，飞轮的最终失效转速反而减小，甚至在静止状态下直接发生纤维压缩断裂失效。