固体火箭发动机在其全寿命周期内承受的振动、冲击等动态载荷,会影响甚至破坏药柱的结构完整性。如何准确表征复合固体推进剂在实际工况载荷下的力学行为,建立合理而准确的动态粘弹性本构模型并实现其工程应用,是发动机研发和使用部门长期关注的课题。本文以复合固体推进剂为研究对象,建立了含“脱湿”率相关非线性粘弹性本构模型,研究了其数值实现方法并将其应用于结构完整性分析。主要研究内容如下:研究了温度和应变速率对推进剂力学性能特别是“脱湿”特性的影响。开展了复杂载荷下复合固体推进剂的力学性能试验研究,分别进行了不同温度环境下,推进剂单轴定速及快慢组合拉伸试验,研究了温度、拉伸速率、“转换应变”对推进剂极限力学性能和“脱湿”损伤行为的影响。基于二阶差分,提出了一种新的“脱湿点”量化确定方法。建立了考虑“脱湿”的推进剂率相关非线性粘弹性本构模型。将朱-王-唐模型应用在复合固体推进剂上,结合推进剂力学性能试验结果,在应变率相关模型的基础上,通过添加“脱湿”因子项,模拟推进剂的“脱湿”损伤,最终形成考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型。通过固定应变率推进剂拉伸试验,获取本构模型系数,并利用其他应变率下的应力-应变曲线对本构模型进行验证。研究了含“脱湿”率相关粘弹性本构的有限元实现方法。在新型含“脱湿”的推进剂率相关非线性粘弹性本构方程的基础上,采用数值方法对其进行分析,获得本构方程的增量格式,并基于商业有限元软件的二次开发技术,编写相应的UMAT材料用户子程序,最后通过对推进剂单轴定速拉伸试验的三维仿真分析,对编写的UMAT子程序进行验证。研究了增压速率、“脱湿点”伸长率对药柱结构响应的影响。针对动态载荷下发动机药柱精细结构完整性分析的需求,在新型考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型和编写的UMAT子程序的基础上,利用商业有限元软件平台,对实际发动机点火增压工况进行了模拟分析。研究了燃气内压增长速率和推进剂“脱湿点”伸长率对药柱结构完整性的影响。本文的研究成果为开展固体火箭发动机动态精细结构完整性分析工作提供了理论基础和技术手段,具有重要的理论和工程价值。