高聚物粘结炸药(PBX)是以含能颗粒及高聚物粘结剂为主体的炸药。由于PBX在生产、加工、运输及存储等过程中均会产生各种损伤,这些损伤一方面使得PBX的力学性能劣化,另一方面则会危机使用者的安全。因此,研究PBX的力学性质及变形破坏机理,具有重要的实用意义与科研价值。本文出于安全的考虑,选用了白糖作为PBX中含能颗粒的替代材料,以SWJ-930X型胶作为粘结剂制作了PBX的替代材料。首先研究了替代材料压制过程中保压时间对于试样强度的影响,发现保压时间会增加试样的强度,随后,建立了一个含保压时间影响的本构模型,该模型能直观地反映保压时间对于材料的影响。由实验数据计算发现材料的初始模量会随保压时间的变化而变化,大致可以分为三个阶段,这与压制过程中材料密实度变化的三个阶段类似。接下来,进行了PBX替代材料的一维准静态压缩荷载,DIC分析发现材料剪切破坏时剪切带总是沿着某一特定方向开动,剪切带开动的顺序为交替顺序。压缩过程中,拉伸破坏的影响也不可忽略,实验结果表明,试样的密实区主要会出现剪切破坏,而在非密实区,则主要会出现材料的拉伸破坏,材料的初始空隙度在上述实验现象中起主导作用。利用有限元软件ANSYS计算了含椭球孔材料的应力分布,为了进一步探究孔隙对于材料破坏形式的影响,将孔隙简化为圆球孔,使用蒙特卡罗法成功地建立了含随机分布孔隙的PBX替代材料的宏观有限元模型,导入ANSYS/LS-DYNA计算后发现,球体上下两极的拉伸应力集中是造成材料拉伸破坏的关键原因,验证了孔隙在材料发生拉伸破坏时的影响。随后,建立了PBX替代材料的细观模型,对比有无孔隙的细观模型计算结果发现,孔隙的存在一方面与材料最终的破坏形式密切相关,另一方面也会降低材料本身的强度。最后,简要探究了颗粒尺寸分散度对于颗粒增强复合材料的影响。当仅考虑颗粒脱粘,颗粒在小范围内取值时,分散度的影响可忽略不计;当颗粒的尺寸取值范围较大,分散度的增加会降低材料的力学性能。有限元计算中则考虑了基体材料断裂的影响,结果表明分散度此时对于材料的力学性能仍有影响。颗粒增强复合材料的拉伸破坏时的裂纹大致可以分为三类:颗粒间脱粘裂纹、单个颗粒脱粘裂纹、基体断裂裂纹。裂纹萌生于颗粒间的易损区,沿颗粒边界伸至基体,最终贯穿整个模型。在材料破坏时,颗粒的脱粘最先出现。