高超声速飞行器在大气层内高马赫数飞行，将面临严酷的热噪声复合环境。飞行器在复合载荷作用下，由于边界面内约束，存在压缩薄膜力，导致可能出现横向过屈曲大变形、随机跳变等非线性力学响应现象。为了准确预示该行为，需要求解包含几何非线性的有限元动力学方程，而求解该方程计算量大，限制了其在工程中的应用。本文基于降阶方法建立了热噪声载荷下结构非线性响应分析方法。首先通过选取热环境下结构线性模态，将全阶模型缩减为有限阶的模态方程，通过各模态之间的二次和三次耦合项等效其非线性刚度特性。进而通过非线性静力分析，建立一组关于非线性刚度系数的线性方程组，获得非线性刚度系数。最终，采用四阶龙格库塔法求解非线性动力学方程获得了结构的非线性响应。以四边固支板为研究对象，将降阶方法与非线性全阶有限元方程求解进行对比，结果表面降阶法在保证分析精度的同时显著提高了非线性分析的效率。