复合固体推进剂在航天和兵器领域的应用越来越广泛,经常受到不同形式的动态载荷,其中较重要的有冲击载荷和循环载荷。复合推进剂在动态加载下不仅表现出非线性力学特性,还会出现自热效应,宏观表现为自身温度的升高。由于复合推进剂的力学行为对温度高度敏感,因而其温升又反过来影响其力学行为,说明复合推进剂在动态载荷加载下存在显著的热力耦合特性。为了研究复合推进剂的热力耦合特性,进行了系统的实验与理论分析,主要内容如下:（1）针对复合推进剂在冲击载荷下的热耗散,利用SHPB（Split Hopkinson Pressure Bar）实验技术和红外辐射瞬态测温技术获取了冲击载荷下复合推进剂力学响应和表面温度的演化规律。复合推进剂在冲击载荷下的应力-应变关系呈现出率相关、大变形的粘-超弹性质,同时伴随着自身温度的升高。复合推进剂在高应变率变形下,几乎所有的机械耗散能都转化为热能（自热效应）。为了描述复合推进剂高应变率力学性能,将朱-王-唐非线性粘弹性本构模型与Mooney-Rivlin超弹性本构模型相结合,构建了等温粘-超弹性本构模型。为了考虑自热效应,通过引入热软化函数对原有模型进行了修正,建立了复合推进剂的一维高应变率热粘-超弹性本构模型,较好地描述了冲击载荷下复合推进剂的自热效应对力学响应的影响。（2）进行了复合推进剂应变控制模式下的疲劳试验,同时为获取推进剂在疲劳加载下的温度场,借助非接触式测温装置实时采集了推进剂试件的表面温度。结果显示:由于基体的粘性,复合推进剂在动态加载下会出现自热效应,表现为其自身温度的升高。在高频高应变幅加载下,通过高分辨率红外热成像装置的实时监测,复合推进剂的局部温升最高可达80°C。疲劳加载下的自热效应促进了复合推进剂的疲劳损伤进程,削弱了复合推进剂的力学性能,具体表现为动态模量随疲劳加载次数的衰减。（3）采用“固有耗散”概念,并利用复合推进剂疲劳温升的演化规律,顺利地获取了复合推进剂的疲劳极限。根据热力学基本原理,建立了复合推进剂疲劳过程中的能量平衡方程。通过测量耗散率得到了复合推进剂疲劳中的能量存储率（储能率）,储能率反映了复合推进剂疲劳中的累积损伤,可作为快速预测疲劳寿命的指标。该方法与传统力学手段相比,可极大地提高工作效率,并具有较高的精度。（4）通过不可逆热力学、连续介质力学的基本定律和热流变简单材料的时间-温度等效原理,推导了线性粘弹性本构模型和线性热粘弹性本构模型。在Schapery本构模型的基础上,通过引入非线性函数的方法构建了非线性粘弹性本构模型,该模型考虑了自热效应与变形之间的耦合作用。本构模型体现了变形历史中的最大von Mises等效应力对非线性力学行为的影响,具有形式简洁、参数较少等特点。推导了非线性热粘弹性本构模型的数值算法,编写了基于Abaqus软件的用户子程序UMAT和UMATHT,经完整测试后成功地描述了复合推进剂在不同加载模式下的非线性力学行为和自热效应,通过应力场与温度场的耦合分析,验证了本构模型的预测能力。本研究加深了对动态载荷下复合推进剂的热力耦合特性的认识,为固体火箭发动机的装药设计、勤务处理等提供了重要的理论依据,具有一定的工程应用意义。