近年来，随着国家航空航天事业的迅猛发展，对飞行器防/隔热材料的选取和结构设计提出了更高的要求。作为一种防/隔热功能一体化材料，高硅氧/酚醛复合材料以其优良的防/隔热和耐烧蚀性能，以及成本低廉、工艺简单等特点被广泛的应用于高超声速飞行器的热防护材料与结构中。在辐射热流载荷作用下，高硅氧/酚醛复合材料的体积烧蚀行为是一个复杂的传质-传热过程，包括酚醛树脂的热解反应、材料内部的热传导、热解气体的扩散、材料热变形以及热阻塞效应和材料的辐射散热效应，高硅氧/酚醛复合材料的体积烧蚀行为看作是一个热-力-化学多物理场耦合的作用过程。由于高硅氧/酚醛复合材料纤维相和基体相热膨胀系数的不匹配性，材料内部将产生较大热应力并且在局部分布不均匀，而局部应力集中会直接影响材料的安全性和可靠性，因此对材料在高温条件的局部热变形和热应力等方面还需要进行准确分析和计算。由于三维多物理场耦合计算的复杂性，在以往也很少有文献进行报道。为了满足实际复杂结构高温力学性能分析的需求，急切需要开展三维的热-力-化学多物理场耦合计算模型及相关计算方法的研究。本文首先研究高硅氧/酚醛复合材料体积烧蚀条件下的吸/放热机理，以及酚醛树脂热解后热解气体的热阻塞效应。基于该防热复合材料体积烧蚀条件下的防/隔热机理，建立包括碳化层、热解层、原始材料层在内的体积烧蚀模型。推导了具有横观各向同性特性的高硅氧/酚醛复合材料体积烧蚀条件下的耦合控制方程。其次利用数字图像相关实验系统（DIC）、热电偶测温系统和基于氧乙炔焰的辐射热流实验模拟系统对高硅氧/酚醛复合材料试样进行了高温变形测试，同时对试样烧蚀表面形貌和表面生成物进行了微观观测。得到试样特定点处的温度时间历程曲线以及试样全场的变形分布，利用SEM设备对试样烧蚀面上结晶熔融状物质进行了能谱分析。最后基于高硅氧/酚醛复合材料体积烧蚀条件下的热-力-化学耦合控制方程和COMSOL商用有限元软件，建立该材料单侧辐射热流载荷作用下的三维热力学响应模型。预报了材料单侧辐射热流载荷作用下的温度场、变形场、气体压力场、树脂的热解程度以及材料内部的应力和应变。并将温度和变形的预报结果与高温热变形实验测试结果相比较，吻合较好，进一步验证本文有限元耦合模型的准确性。