高聚物粘结炸药(PBX)是由单质炸药晶体高度填充于高分子材料粘结剂中的非均质复合材料,在制造成型过程中不可避免产生各种形式的初始微损伤。PBX在装配、运输、贮存过程中的热、力作用下,初始微损伤不断汇聚、扩展甚至产生裂纹而诱发炸药件力学性能退化、承载能力下降,进而影响武器的可靠性和安全性,因此有必要探索研究PBX材料内部损伤及其演变的无损评价方法。基于线性波动理论的常规超声探伤技术适宜于检测PBX内部裂纹、疏松等宏观缺陷,但对PBX内部微损伤、闭合裂纹及其扩展的表征收效甚微。本论文创新性地提出采用非线性超声方法研究PBX材料的微损伤及其扩展,以非线性超声作为PBX损伤表征的新技术。本论文的主要工作和成果如下:总结提出PBX材料微损伤的非线性超声响应模型,求解了超声波在PBX微裂纹处引发的非线性振动位移,从物理模型上解释非线性超声可以检测PBX微损伤而线性超声不能检测的原因;总结提出基于PBX材料相对非线性系数的谐波非线性超声方法,利用PBX二阶谐波幅值A2和基波幅值平方A12比值变化,即相对非线性系数的变化(β2*～A2/A12),获得PBX材料损伤状态和结构改变的信息。发展了一套适用于PBX材料非线性超声测试的实验装置,确立了 PBX非线性超声测试和信号处理的关键技术,建立了 PBX损伤的非线性超声检测实验方法和分析方法。通过实验研究定性获得了 TATB基PBX初始损伤程度与非线性超声系数和波形畸变的关系,表明非线性超声系数可以在非破坏性前提下定性判别TATB基PBX材料的初始损伤,从实验上验证了非线性超声检测PBX材料损伤的可行性。通过实验研究获得了 TATB基PBX材料在疲劳、蠕变作用过程中的非线性超声响应行为,初步得到了 PBX材料非线性超声系数随损伤发展而显著变化的实验结果;表明与增益、声速、弹性模量等参量相比,非线性超声参量对PBX材料的疲劳损伤、蠕变损伤及损伤演变的响应更为敏感,非线性超声参量可以有效监测PBX材料在疲劳、蠕变作用下损伤的发展过程。通过实验研究获得了三种典型PBX材料在水浴式温度梯度(±10℃、±20℃、±30℃、±40℃)激冷激热冲击下不同部位的非线性超声响应行为,通过与PBX试件相应位置处内部损伤的工业CT与超声C扫描检测结果比较,表明非线性超声系数与PBX试件相应测试点的温度冲击损伤程度有较好的对应关系。研究表明,本论文所提出的非线性超声测试方法和建立的测试技术可以对PBX材料的损伤程度进行无损评估,本论文的研究成果可为工程应用上实现对在役PBX构件的损伤识别、性能退化监测提供研究基础。