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炮射导弹、炮弹增程和末段修正迫击炮等技术代表了炮射武器的发展方向。这类武器发射过程中会承受高达104 g的轴向过载,该过载远高于常规导弹发射时承受的102 g的轴向过载,会对固体推进剂装药结构产生恶劣影响。本文以CMDB和HTPB推进剂为研究对象,开展了力学性能试验、应变率相关性和本构模型等方面的研究工作,具体内容如下:（1）力学性能试验采用材料万能试验机、高速液压试验机和SHPB装置,设计试验方法,针对CMDB和HTPB推进剂开展了覆盖低、中、高应变率范围的单轴压缩试验和部分单轴拉伸试验,填补了国内外中应变率试验研究的空白,得到了CMDB推进剂在应变率1.7×10-44000 s-1范围内的压缩试验数据和应变率1.7×10-31.7×10-1 s-1范围内的拉伸试验数据、HTPB推进剂在应变率1.7×10-42500 s-1范围内的压缩试验数据和应变率1.2×10-480 s-1范围内的拉伸试验数据。考察了重复性和应变率的恒定性,验证了试验数据的有效性。（2）应变率相关性研究了CMDB推进剂在应变率1.7×10-44000 s-1范围内的压缩力学行为,发现屈服应力与应变率对数呈双线性关系,试验测定得到双线性关系转折点为50 s-1。比较双线性关系转折点测试数据与Mulliken等人的DSR模型预测结果,得出了这种双线性应变率相关性的机理,即应变率相关机制由推进剂α过程的唯一受限转变至α和β过程的联合受限。在试验数据的基础上,建立了描述CMDB推进剂屈服应力应变率相关行为的Ree-Eyring形式的数学模型。研究了CMDB推进剂在应变率1.7×10-31.7×10-1 s-1范围内的拉伸力学行为,发现给定应变下的应力与应变率对数呈线性关系。这种应变率相关性与CMDB推进剂低应变率压缩力学性能的应变率相关性是相同的。研究了HTPB推进剂在应变率1.7×10-42500 s-1范围内的压缩力学行为,发现给定应变下的应力随应变率对数呈现先线性增加、后指数增加的趋势,试验测定得到转折应变率为1 s-1。分子水平运动层面的定性分析得出这种应变率相关性的机理为材料内部某一尺寸分子运动特性的受限。研究了HTPB推进剂在应变率1.2×10-480 s-1范围内的拉伸力学行为,发现给定应变下的应力与应变率对数呈双线性关系,试验测定得到双线性关系转折点为1s-1;材料的应变率敏感性随应变的减小近似线性增强。HTPB推进剂拉伸和压缩力学性能的应变率相关性本质上是相同的。此处因未开展更高应变率下的拉伸试验,从而无法观察到压缩试验中的指数增长趋势。因此HTPB推进剂拉伸力学性能的应变率相关性也归因于材料内部某一尺寸分子运动特性的受限。（3）本构模型建立了描述CMDB推进剂在应变率1.7×10-44000 s-1范围内压缩力学行为和应变率1.7×10-31.7×10-1 s-1范围内拉伸力学行为的改进型DSGZ本构模型。该模型为考虑应变率效应的现象学本构模型,能够描述材料的初始线弹性、非线性增至屈服、应变软化和应变硬化整个阶段。模型预测结果与试验数据吻合良好。建立了描述HTPB推进剂在应变率1.7×10-42500 s-1范围内压缩力学行为的应变率相关现象学本构模型。该模型结合了应力对应变的线性依赖性及材料的应变率相关性,由线弹性元件和应变率相关元件组成,以线弹性元件作为基础模型,乘以应变率相关元件。模型预测结果与试验数据吻合良好。建立了描述HTPB推进剂在应变率1.2×10-480 s-1范围内拉伸力学行为的应变率相关现象学本构模型。该模型结合了HTPB推进剂拉伸力学行为的双线性应变率依赖性及应变率敏感性的应变依赖性,由超弹性元件和应变率相关元件组成,以超弹性元件作为基础模型,乘以应变率相关元件。模型预测结果与试验数据吻合良好。