航天器以高超声速穿越大气层时表面会面对复杂加热环境,这对航天器热防护材料提出了更高的要求。低密度碳/酚醛复合材料作为新一代轻质热防护材料的代表,具有非常优异的防隔热性能,已用于航天器的热防护材料。在高温条件下树脂基热防护材料会发生一系列十分复杂的物理及化学反应,存在温度场、压力场以及位移场的耦合作用。充分考虑材料高温条件下的多场耦合作用,分析低密度碳/酚醛复合材料的高温热力响应,对该材料结构设计分析及评价具有重要意义。本文利用有限元方法分析热传导、气体传输以及热力变形耦合作用,同时考虑材料表面后退的影响,并开展材料单侧石英灯加热实验进行相关分析研究。首先,基于低密度碳/酚醛复合材料传热及传质方程,利用有限元方法实现了材料在高温条件下的温度/压力/位移多场耦合计算分析,通过典型算例验证了计算方法的正确性,同时考虑了模型尺寸、网格疏密程度以及计算增量大小对计算结果的影响。其次,对低密度碳/酚醛复合材料进行石英灯单侧加热实验。利用戈登计标定石英灯加热热流,利用热电偶测温系统采集距加热面不同位置的温度;对高温加热实验后材料宏观形貌及沿加热方向的截面微观结构演化进行观测,并且与氧乙炔加热实验结果进行对比分析;通过数值模拟结果与实验结果的对比,确定了材料碳化后的热导率。最后,考虑高温条件下材料表面后退的多场耦合模拟分析。采用ALE方法模拟材料的后退过程,实现了材料体烧蚀和面烧蚀的计算分析,并用典型算例对计算模型进行了验证,同时分析了考虑材料表面后退对计算结果的影响。