发射药床挤压破碎程度是评定发射装药发射安全性的关键,由发射装药引起的膛炸等发射安全性事故均与发射药床挤压破碎程度密切相关。发射药床在膛内力学环境下的挤压破碎过程极为复杂,考虑到物理试验成本和安全性问题,采用数值试验方法对发射药床挤压破碎过程及其破碎程度进行研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于离散元法建立了发射药粒及发射药床数值模型,研究了发射药粒及发射药床挤压破碎过程,统计了发射药床破碎程度并与物理试验结果进行比较。首先,进行了发射药粒挤压破碎过程离散元分析,研究了发射药粒挤压破碎的破碎形式、裂纹扩展和能量演化;然后,进行了发射药粒挤压破碎影响因素分析,研究了加载位置、侧限围压和初始缺陷对发射药粒挤压破碎的影响;最后,进行了发射药床挤压破碎过程离散元分析,研究了发射药床挤压破碎的力链传递、裂纹演化和破碎程度,以及初始堆积结构对发射药床挤压破碎的影响。研究得出以下结论:1)采用无侧限单轴压缩数值试验模拟发射药粒挤压破碎过程,发射药粒的破碎形式为沿着最大切应力方向的单斜面剪切破坏。发射药粒挤压破碎过程可分为四个阶段:弹性变形阶段、裂纹萌生阶段、裂纹稳定扩展阶段和裂纹失稳扩展阶段。发射药粒挤压破碎过程经历了能量耗散直至失稳的演化过程,边界功主要以应变能和粘结能的形式储存在颗粒之间的接触和粘结处。2)加载位置、侧限围压和初始缺陷均对发射药粒的峰值强度和破碎形式具有显著影响。发射药粒侧面受压抗压承载力较低,侧面受压峰值强度明显小于轴向受压;轴向受压破碎形式为单斜面剪切破坏,侧面受压破碎形式为X状共轭斜面剪切破坏。围压的存在可提高发射药粒抗压承载力,随着围压的逐渐增大,发射药粒峰值强度逐渐增大,发射药粒破碎形式逐渐由脆性破坏转变为延性破坏。初始缺陷的存在削弱了发射药粒抗压承载力,表面和内部初始缺陷发射药粒峰值强度均随初始缺陷数量的增加而下降;无初始缺陷发射药粒破碎形式为整体剪切破坏,表面初始缺陷发射药粒破碎形式为局部剪切破坏,内部初始缺陷发射药粒破碎形式为整体拉伸破坏。3)规则堆积和随机堆积发射药床挤压破碎程度均与物理试验结果吻合较好。规则堆积发射药床挤压破碎过程可分为压实阶段、破坏萌生阶段、局部破坏阶段和破坏发展阶段,其力链传递、裂纹演化和破碎程度具有明显的空间分层性。随机堆积发射药床力链传递具有随机性,其裂纹演化和破碎程度具有较好的空间均匀性。发射药床初始堆积结构对发射药床初始堆积密实程度、底部挤压应力和破碎程度均有显著影响。规则堆积发射药床的初始堆积密实程度较大,比随机堆积发射药床更均匀密实。规则堆积发射药床底部挤压应力曲线在达到峰值后下降,随机堆积发射药床底部挤压应力曲线呈现波动性曲线上升趋势。随机堆积发射药床破碎程度大于规则堆积发射药床,且随机堆积发射药床破碎程度一致性较好,随机堆积结构更符合实际情况下发射药粒在发射药床内部的堆积状态和挤压破碎情况。