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热防护材料在高温、高焓、高压环境中因物理、化学和力学因素造成质量损失引起材料烧蚀，使其热力学和热物理性质发生不可逆变化，表现出复杂的非线性特征。通过对碳基复合材料热化学烧蚀机理分析，由质量守恒、能量守恒及系统化学反应的热化学平衡原理，建立相应的热化学和热力学烧蚀模型。基于材料线烧蚀引起边界移动建立热传导方程；对温度场以及热应力场求解时充分考虑材料变物性特征。通过数值模拟表征材料在高温烧蚀条件下的动态热力学行为，与实验结果吻合较好，实现了材料在高温、高过载等复杂因素耦合作用下的实时仿真。