环境温度作为最主要的自然因素,对固体火箭发动机结构力学性能有着至关重要的影响。为了考察发动机药柱在极端温度条件下的结构完整性,同时建立药柱力学响应随温度载荷的变化规律,以某300mm固体火箭发动机为研究对象开展了温度冲击试验研究和数值仿真研究。针对推进剂的材料特性以及大应变测量问题,尝试了一种弓形应变传感器,通过有限元仿真初步验证了该弓形传感器应用于推进剂大应变测量的可行性,分析了其结构尺寸对应变测量结果的影响规律,进而对其进行优化设计。基于瞬态热传导和线性粘弹性理论,采用ABAQUS软件对温度冲击试验中的发动机药柱进行了数值模拟,得到了药柱的温度场和应力应变场分布以及危险位置的最大应力和最大应变。分析总结了药柱最大应力和最大应变随长径比和内外径比的变化规律。最后针对固体发动机常出现的头部脱粘问题,对一种含有应力释放槽结构的发动机药柱在低温冲击载荷下的力学响应进行了数值模拟,分析了药柱头部的应力分布情况,总结了不同应力释放槽尺寸对最大应力的影响规律,为应力释放槽的结构优化设计提供参考。