探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。由于月球是距地球最近的天体,建设月球基地对进一步开展深空探测和资源开发等均具有战略意义。外星基地面临严酷服役环境,其中极端热荷载对基地结构安全存在巨大潜在威胁。因此,本文针对典型的刚性月球基地,利用有限元模拟软件ANSYS,开展结构热力耦合数值模拟研究。首先,建立了刚性月球基地结构热荷载数值计算方法。基于月球热辐射环境建立外星基地能量平衡关系,在多种能量源的作用下,建立外星基地温度场控制方程及边界方程,形成外星基地温度场和热应力计算分析方法。在此方法下进行典型刚性月球基地结构温度场数值模拟,模拟结果表明,月球基地全周期内的温度波动巨大,最高温度可达400 K以上,结构向阳面温度高,背阳面的温度较低;在此基础上假定了月球存在对流,模拟结果表明,存在大气对流对于减缓温度波动效果显著,最高温度仅为359.3 K;另外对月球基地与月表之间的相互作用进行分析,结果表明,月球基地与月表之间的辐射作用使得两者的温度均有上升趋势,对结构更加不利。其次,利用刚性月球基地结构热力耦合数值计算方法。将温度场的结果作为静力分析的载荷,实现热力的耦合。分析了月昼夜内结构的最大应力及变形的变化情况。分析结果表明,基地连接处的热应力最大。在假定连接处为固定端约束的情况下,最大可达854 MPa,最大热应力的变化趋势同温度相同;另外对参考温度进行了探究,通过设置120 K,180 K,240 K,300 K,360 K的五组参考温度进行模拟。结果表明,300K的参考温度在五组中对于减小热应力效应最好。而对于温度波动巨大的构件,在建造基地时使该构件的安装温度处于温度波动的中间区域,对减小热应力效应最好。最后,提出了降低刚性月球基地热荷载效应的途径。分析了减小热荷载作用的方式,通过不同的连接方式、不同的材料、不同的建造方向进行模拟探究。模拟结果表明约束对于热应力的产生影响很大,考虑到月球基地结构所需的稳定性,滑动支座最适合选择;在Ti、Mg、Fe、Al四种材料中,对热荷载的抵抗能力Ti最强,Mg与Al次之,Fe最差;东西方向建造的月球基地结构在月昼夜内最大温度为378.8 K,较南北向最大温度减少23 K,且高温停留在基地的时间变短,对减缓热荷载作用效果明显。