固体火箭发动机药柱结构完整性分析是设计、生产和使用部门非常关注的关键问题。为了满足导弹高射程以及快速机动的要求，新一代战术导弹多采用体积装填系数较高的药柱结构，并要求其在高压下工作，这直接导致药柱结构响应较大，装药结构完整性成为制约新一代战术导弹发动机发展的技术难题之一。本文针对发动机低温点火试验爆炸所暴露的结构完整性问题，开展了药柱结构完整性数值仿真和试验研究。根据固体发动机各部件材料特征确定了装药结构完整性评估准则，总结了利用CAE软件进行固体发动机结构完整性分析的方法与流程，为固体火箭发动机结构完整性分析奠定了理论和方法基础。基于三维粘弹性有限元方法，分析了原型发动机药柱的结构完整性。依据原型发动机几何构型，建立其三维有限元计算模型，利用最小二乘法对推进剂松弛模量试验数据进行拟合，并进一步得到了Burgers模型计算参数。分析了原型发动机药柱在固化降温、低温试验、高温点火试车、常温点火试车以及低温点火试车过程的应力应变场，利用最大Von Mises应变准则评估了其结构完整性。研究表明，原型发动机药柱在低温点火试车工况下结构完整性不满足要求。基于结构完整性分析结论对原型发动机进行了改进设计。研究了关键几何参数以及推进剂硫化温度对低温点火工况下药柱结构完整性的影响，在此基础上，提出了原型发动机药形改进方法。计算表明，通过改进设计，降低了药柱最大VonMises应变，提高了装药结构设计安全系数。针对改进型发动机进行了低温点火试验，发动机再次发生爆炸，通过对改进型发动机低温点火失效原因进行深入系统的分析，最终确定了改进型发动机装药异常后固化造成了发动机低温点火试验爆炸，提出了问题的解决方案，通过改进推进剂硫化工艺，解决了改进型发动机低温点火失效问题。本文研究成果在发动机低温点火爆炸故障定位，机理分析，故障归零等方面起了重要作用，成功解决了该发动机低温点火失效问题。所提方法和相应结论也可为其它固体发动机研制提供参考。