作为固体火箭发动机的燃料装置,药柱在火箭点火发射阶段通过燃烧为火箭提供推动力。药柱由粘弹性复合材料制成,其稳定性在发动机各部件中相对较低,更易发生失效,严重影响固体火箭发动机使用安全性及可靠性。由此可见,药柱在其贮存及服役过程中是否失效,对于固体火箭发动机可靠性及寿命至关重要。在实际工程中,受制造工艺及原材料等因素影响,药柱材料属性通常存在分散性,这对药柱贮存可靠性有较大影响。此外,当发动机随舰艇于海上值班时,由于海浪冲击舰船,药柱会受到环境载荷影响。因此,合理量化发动机长期静态贮存时药柱材料属性与舰载值班工况下环境载荷的不确定性,研究药柱寿命预测及可靠性评估方法具有重要意义。针对上述需求,本论文对药柱静态贮存、舰载值班两种典型工况下性能参数与环境载荷的不确定性量化及寿命预测,开展了如下工作:1)研究了药柱粘弹性材料特性,采用不同力学模型表征药柱材料线性粘弹性力学行为本构,总结了几种计算线性粘弹性体形变量及应力分布的粘弹性力学模型。基于Schapery模型提出了考虑累积损伤的非线性粘弹性模型,利用两种药柱材料试验数据对模型进行了参数校准和验证。2)量化药柱材料属性与环境载荷的不确定性,开展了药柱随机有限元建模与仿真分析。获取有限元分析中贮存不同工况及不同年限下药柱模型关键部位的应力应变响应,为后续药柱寿命预估及可靠性分析提供了数据支撑。3)采用应力-强度干涉模型,将药柱随机应力应变响应与相关试验数据相结合,开展了考虑材料不确定性下的药柱静态贮存可靠性分析,并基于Monte Carlo灵敏度分析方法,评估了各随机变量对应变响应的影响程度;基于Miner线性累积损伤模型与药柱曲线对载荷不确定性下固体火箭发动机药柱进行了概率贮存寿命预估。