人类社会的发展离不开能源，石油作为一种不可再生的基础能源已经和我们的衣食住行密不可分。地球上海洋石油资源量占全球石油资源总量的34％，随着陆地和近海区域石油天然气资源的急速减少，油气资源的开采不得不向深海区域发展，这给原有的开采设施带来了很多技术难题。其中最为严重的问题之一就是：传统的钢制立管由于钢材的密度较大，制作成深水立管会导致立管的自重过大，经济成本会急剧增加，而且钢材在海水中的耐腐蚀性差，造成立管寿命较短。所以，想要开采深海油气资源，必须找到一种合适的材料代替传统的钢材。　　复合材料具有密度小、比强度高、比刚度高、耐腐蚀，热导率低以及抗疲劳能力强等优点，因此用复合材料立管代替钢立管进行深海油气资源的开发无疑是一个很好的选择。虽然复合材料已经不是一种新的材料，但是其设计远不及使用金属材料成熟，同时复合材料各向异性的特点增加了立管设计的难度，所以有必要对深海复合材料立管结构性能及其优化设计进行深入研究。　　本文以复合材料力学基本理论为基础，在ANSYS中对复合材料悬链线立管进行数值模拟，得到复合材料立管的力学特性。然后对复合材料立管的强度和稳定性进行分析研究，找到立管各个危险截面和设计薄弱环节。最后通过MATLAB和ANSYS联合仿真优化技术，利用改进的PSO算法对复合材料海洋立管的铺层方式和应力接头进行优化设计。改进的PSO算法克服了传统PSO算法易陷入局部极值的缺点。优化后不仅增强了复合材料立管屈曲极限还降低了立管整体重量，节约了经济成本。本文分析得到的结论为实际生产提供一定理论依据。