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非共价相互作用,尤其是氢键和π-π相互作用,能够显著地影响含能材料的能量水平和安全性能。本论文运用密度泛函理论（DFT）、分子动力学（MD）及过渡态理论（TST）,系统地研究了HNS（2,2’,4,4’,6,6’-六硝基芪）基共晶的几何结构、电子结构和分子间相互作用随非含能共晶组分的改变而发生的变化,探索了不同类型非共价相互作用对它们撞击感度的影响规律;基于团簇分析方法,研究了α-HMX（α-1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷）晶体中不同类型氢键随压力升高的分布情况,揭示了分子间相互作用对其宏观性能的影响规律;探究了卤键相互作用的引入对TNB（1,3,5-三硝基苯）晶体堆积方式的影响,并阐述了在晶体维度下含能材料结构-感度的相关性;研究了不同客体小分子嵌入ICM-102（2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物）晶体内层间空腔对其层内/层间分子间相互作用的影响,提出了将不同种类非共价相互作用定量考虑在内的比例参数,并对相应主客体复合晶体的撞击感度进行预测;构建了含不同组分叠氮类推进剂固化反应的动力学模型,并比较了各反应路径固化产物间氢键强度的变化。论文主要内容如下:（一）非共价相互作用对HNS基共晶撞击感度的影响基于HNS/BP（4,4’-联吡啶）、HNS/BPE（反式-1,2-双（4-吡啶基）乙烯）和HNS/BPA（1,2-双（4-吡啶基）乙烷）晶体的电子结构、Hirshfeld表面、分子内原子（AIM）以及独立梯度模型（IGM）分析,详细地探究了非共价相互作用如何影响含能共晶的撞击感度。结果表明,三类共晶中均存在较强的C-H···N相互作用以及π-堆积结构。HNS/BP拥有最强的层内氢键及π-π相互作用,这也是其拥有最低感度的主要原因。在π-π相互作用中,共晶组分间的面对面相互作用类型是最重要的一种。因此,较强的层内氢键和面对面π-π相互作用是决定共晶低感特征的重要因素。（二）基于氢键网络预测高压下α-HMX晶体的预相变通过几何结构演化、电子结构、分子间相互作用、力学性能和振动光谱,研究了α-HMX晶体内非共价相互作用在压力条件下的变化。结果表明,氢键网络主导了晶体内的分子间相互作用,并且在低压区域内（小于10 GPa）变得更加敏感。相比于与垂直硝基相关的较强C-H···O相互作用,位于水平N-NO2基团周围的弱氢键的变化更加复杂,并且能够控制亚稳态α-HMX晶体在压缩条件下的物理化学性质。晶体中氢键网络在4GPa处的突变源于相邻分子相对位置的改变,也证明了在β-到δ-HMX转变过程前出现了可能的预相变。（三）卤键对芳香含能材料晶体堆积与撞击感度相关性的影响研究了TNB、1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基苯（TCTNB）、1,3,5-三溴-2,4,6-三硝基苯（TBTNB）、1,3,5-三碘-2,4,6-三硝基苯（TITNB）和1-叠氮基-2,4,6-三碘-3,5-二硝基苯（ATIDNB）晶体的几何结构、静电势表面、堆积方式、电子结构及分子间相互作用。TNB的混合堆积方式源于晶体中存在两类不同构型的含能分子,这也是其拥有较高撞击感度的主要原因。TCTNB和TBTNB晶体均拥有较强的层内分子间相互作用,其中,后者的层间π-π相互作用拥有更广的作用范围。TITNB撞击感度明显升高源于层内较强的I···O相互作用阻碍了分子层潜在的滑移行为,而叠氮基的引入进一步削弱了相邻苯环间的π-π相互作用,从而导致含能晶体安全性能的持续下降。拓展电荷分解（ECDA）的结果表明,含能材料中卤键的本质为静电相互作用而非电荷转移。（四）非共价相互作用对ICM-102基主客体晶体安全性能的调控运用周期性DFT及MD方法,对一系列ICM-102基主客体复合含能晶体的几何结构、分子孔洞、自由体积、分子间相互作用、径向分布函数及力学性能进行了研究。相比于中性客体分子H2O和H2O2,酸性氧化剂分子HCl O4和HNO3在嵌入分子孔洞后对ICM-102分子平面性的影响更为明显。由于极强的分子间带电氢键的引入,故晶体堆积方式由平面型分别转变为波浪型和三明治型。基于IGM等值面体积构建的比例参数能够有效地预测相关主客体复合晶体的撞击感度,并与实验结果相一致。分解温度下,平均非共价相互作用的稳定性以及新增位阻作用的占比,能够明显地影响它们的安全性能。（五）叠氮类推进剂中典型组分对固化反应机理的影响研究了一系列典型组分对3,3–双（叠氮甲基）氧杂环丁烷–四氢呋喃共醚（PBT）与甲苯二异氰酸酯（TDI）间固化反应的影响。结果表明,固化体系中能量最有利的反应路径指向拥有两个氨基甲酸酯片段固化产物的形成,其决速步为TDI和三乙醇胺（TEA）间的亲核加成反应。相比于PBT与TDI的反应,有三羟甲基丙烷（TMP）参与的反应拥有较低的活化自由能,这主要归因于相应过渡态（TS）中N-H键的削弱。在TDI发生与二甘醇（DEG）的预修饰反应后,其剩余异氰酸酯基的活性显著下降,这可以通过TS活性区域中偏离程度较低的扭转角来解释,同时N-H和C-O键区域的电子密度维持着局部聚集的状态。含胺和脲基固化产物间的强氢键相互作用表明,TEA与H2O的作用的确增强了含能粘合剂体系的机械性能。