고속 비행체의 외피 구조에는 공력가열로 인한 열 하중, 랜덤음향 하중, 및 초음속 공기력이 동시에 작용할 수 있다. 본 연구에서는 열-랜덤음향-초음속 공기력의 복합하중이 작용하는 복합재 평판 구조의 다양한 비선형 동적 거동에 대해 연구하였다. 복합재 평판은 1차 횡 전단 평판 이론과 von-Karman 비선형 변위-변형률 관계식을 사용하여 구조 모델링하였다. 온도 변화로 인한 열 하중을 고려하였으며, 랜덤 음향 하중은 간단한 통계적 기법을 기반으로 모델링하고, 초음속 공기력은 1차 피스톤 이론을 이용하여 모델링하였다. 복합하중이 작용하는 복합재 평판의 운동 방정식은 가상일의 원리와 유한요소법을 이용하여 유도하였다. 이를 바탕으로 다양한 복합하중 조건에서 제한주기운동과 스냅스루 현상 등의 비선형 동적 거동을 살펴보았다.