本文是参加国家航天科技集团公司基金项目—花瓣铺层碳/碳材料固体火箭发动机柔性喷管扩张段热、热-结构耦合研究的基础上完成的。喷管是固体火箭发动机关键部件之一,喷管在工作过程中承受着高温燃气的烧蚀和冲刷,所产生的热效应和由此带来的热-结构耦合效应已经成为喷管强度和稳定性分析必须考虑的重要因素。本文基于基金项目的要求,完成了如下工作:首先,在给定的热边界条件下求解喷管结构的温度场, 完成了喷管的稳态热分析。考虑了喷管的几何特性和热分析过程中的主要因素,建立起轴对称的有限元计算模型,计算了喉衬组件与扩张段结构的稳态温度场。其次,在喷管轴对称模型稳态热分析的基础上研究了轴对称载荷下热-结构耦合场的应力分析。在热稳态分析中,温度场和对流边界条件都是轴对称的,因而得到的温度场自然是轴对称的。进而以稳态热分析的结果作为耦合分析的结点温度载荷,再加上轴对称的内压力边界条件,可以将问题视为轴对称热与机械载荷耦合下的问题,进行分析计算获得较满意的结果。最后,分析了热-结构耦合的三维问题。利用柔性喷管几何形状的镜像对称性建立了适当规模的三维有限元网格模型,并且在柔性支撑的球台面上用弹簧模型有效的模拟了柔性接头的力学性能。对固定支撑的锥筒式扩张段进行了三维稳态热分析,并在求得的喷管温度场的基础上进行三维的热-结构耦合场分析。