热结构的设计和性能评估过程中，需要考虑剧烈的温变和温差，以及所引起的热应力及其对材料-结构性能的影响。
热应力是温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。又称变温应力。
热应力可分为热梯度应力和热失配应力。
热梯度应力是由材料不同部位的温度差异，即不均匀温度场引起的内应力。热失配应力是由组分材料的热膨胀性能不匹配引起的内应力。这两种应力也可能出现耦合的情况。
各向同性材料受到热震、热冲击和热循环时，内部会产生热梯度应力，并可能对材料造成损伤。非均匀材料处于稳态均衡温度场时，内部会产生热失配应力，同样可能引起损伤。
热残余应力，通常意义上属于热失配应力， 是指材料从制备温度降至室温时，残留在材料内部的自相平衡的内应力。当然，热残余应力更广泛的含义是指，温度场发生变化后残留在物体内的自相平衡的内应力。
