本文通过数值模拟、实验和理论分析等手段对弹药装药结构进行了研究,探讨了复合装药结构对其安全性和爆轰能量输出的影响规律,并对复合装药结构进行了优化设计。战斗部主体装药同时采用钝感炸药和高能炸药,通过合理的装药结构设计可使其既具备足够的安全性能,又不至降低战斗部主装药的能量输出。依据对隔板实验、枪击实验和烤燃实验的研究,得到了复合装药结构对炸药的冲击波感度、枪击感度及热安定性的响应情况。对不同结构的复合装药进行隔板实验,发现复合装药结构的隔板值介于高能和钝感炸药之间,钝感炸药装药尺寸对整体结构的冲击波感度影响显著,得到了其冲击波感度与药柱高度比值的一阶指数衰减关系。利用显式有限元程序对复合装药结构进行隔板实验的数值模拟,计算结果与实验结果吻合。通过数值模拟的手段研究了以铝、有机玻璃、钢和JB-9014炸药为隔板材料的隔板试验,发现钝感材料铝和有机玻璃对冲击波的衰减作用近似,钢隔板由于其内部冲击波衰减较快,得到的隔板值较小,而以JB-9014作为惰性介质和活性介质得到的隔板值一致,介于铝、有机玻璃隔板值和钢隔板值之间。利用数值模拟研究了复合装药结构在枪击作用下的细节,得到了复合装药结构的尺寸效应对枪击感度的响应规律。复合装药外层采用钝感炸药,内层高能炸药的装药结构比单一高能炸药装药的枪击感度明显降低,内部高能药柱的长径比对炸药的安全性能具有显著影响,且存在尺寸阂值。通过对复合装药进行烤燃实验,发现升温速率和装药结构的差异对复合药柱的点火时间和位置有较大影响,升温速率较小时,复合药柱的热安定性取决于内部高能炸药的特性,升温速率较大时,复合药柱的热安定性与单一钝感药柱性能近似。在较大的升温速率下,采用钝感炸药内部嵌入高能炸药的结构既可提高整体药柱的威力,又可保证其较好的热安定性。以代表炸药能量输出的圆筒实验和飞片实验为研究基础,结合实验和模拟手段分析了复合装药结构对能量输出的响应情况。采用数值模拟的手段能够较好地反映装药结构的细部特征对爆轰驱动能力的贡献。通过有限元程序模拟50mm圆筒实验,发现复合装药结构在降低炸药感度的同时,能够得到比单一钝感炸药更高的能量输出,降低了弹药的装药成本,提高了利用效率,得到的相关经验公式可用于指导工程上的装药设计。对不同复合装药结构的飞片实验进行了研究,引入反映高能和钝感两种炸药的爆速和药柱高度的变量后,得到的公式可用于预测复合药柱能量输出的大小,进而指导实际装药。还分析计算了复合装药结构中爆轰波的传播情况,以及高能和钝感两种炸药对飞片驱动的耦合作用,计算得到了复合装药的有效装药量及爆速与能量输出的关系。研究发现高能／钝感炸药联用时将使药柱中的平面爆轰波演变为凸面爆轰波,预估波形的平面范围和爆轰波形边侧滞后时间对炸药实验的设计具有指导意义。分别用Whitham方法、极曲线方法分析了复合装药结构内部的流场。说明了不同尺寸的装药结构爆速和曲率的对应变化情况,以及多点起爆形成的曲面爆轰波在复合装药结构中的相互作用情况。最后综合考虑两大因素——感度特性和能量输出,利用神经网络的研究方法对复合装药结构进行了优选。