针对变温载荷下的工程结构强度与疲劳问题的讨论需考虑温度载荷的影响。传统方法中分析温度对应力的影响仅考虑导热系数为常数,计算温度变化产生的热应变,并由此分析其对应力场的影响。这种方法的本质是温度对应力场的单向耦合分析。但是已有的研究表明,材料的导热系数呈现出明显的温度相关性与应力相关性。本文针对轴对称结构平面问题热力双向耦合问题开展解析方法研究,分析材料参数的耦合性对温度场与应力场的影响规律,并对空间问题采用COMSOL软件数值模拟。主要研究工作包括以下几个方面。首先,分别针对导热系数为常数、具有温度相关性、具有温度-应力相关性,考虑轴对称的平面应变、平面应力与广义平面应变模型,基于平衡方程、几何方程、本构方程、稳态热传导方程推导出由温度与位移函数表示的场控制微分方程组并表征其边界条件。其次,对于材料参数三种情况,采用解析方法求解其温度、应力耦合场。当导热系数为常数,得到了此类问题温度场、位移场与应力场的精确解析解答。当导热系数具有温度相关性,直接得到了温度场的解析解,并由幂级数方法得到其位移场的渐近解析解,并论证了幂级数解的精度与收敛性。当导热系数具有温度-应力相关性,场控制微分方程组为非线性方程组,本文提出采用幂级数迭代法求解其温度场与位移函数,并论证了解的收敛性。研究结果表明,对于内热外冷结构,当导热系数与温度正相关时,忽略其相关性,会低估平面应变和广义平面应变模型中Mises等效应力。对于平面应力模型,在内外壁处Mises等效应力最大。当导热系数与静水应力正相关时,忽略其相关性,对于平面应变、平面应力、广义平面应变模型,均会低估Mises等效应力。最后,采用COMSOL软件分别模拟了导热系数具有温度、应力相关性时的轴对称平面应变与三维空间轴对称问题。前者的数值模拟结果与解析方法所得结果一致。后者模型来源与工程领域中承受温度载荷与渐变内压的结构,计算结果表明,其最大Mises等效应力发生在结构底面处,其Mises等效应力沿深度逐渐增大。本文提出的方法对于工程领域热力双向耦合问题分析具有指导意义。相关结论可以为温度与应力多载荷下结构的强度与疲劳分析提供理论基础。