含能材料在军事、工业、航天航空等领域都有重要的应用。含能材料在外界能量加载下,可以独立地发生化学反应并释放出能量,而含能材料在生产、贮存、运输和使用过程中容易受到外界能量的影响,导致其分解或爆炸,给国家、社会及人民造成严重的破坏和伤害。从含能材料在外界能量加载下微观结构入手,探索其激发机理,有利于改善含能材料的安全性能。因此,本文主要研究含能材料在冲击、压力和热加载下的激发机理,为进一步改善含能材料的安全性能奠定基础。本文主要包括三部分,内容如下:第一部分研究冲击加载下RDX的激发机理,分析完美RDX超胞和含有一个分子空位RDX超胞在冲击速度为10km/s和11km/s下的径向分布函数,探究冲击速度和分子空位对RDX激发机理的影响,结果表明:随着冲击速度的增加,N-NO₂键的径向分布函数峰值强度降低,而H-O键的径向分布函数峰值强度升高,表明有部分N-NO₂键断裂和C-H键断裂,并且有氢离子向硝基中的氧转移形成羟基。预测随着冲击速度的增加,RDX的可能初始反应为N-NO₂断裂或者C-H键断裂。然而,计算表明分子空位晶体的径向分布函数峰值强度均比相应的完美晶体的径向分布函数高,说明空位缺陷的存在会卸载部分冲击压力,减小冲击对化学键的作用,进而对初始反应起到了抑制的作用。第二部分研究压力加载下苯并氧化呋咱的激发机理,从苯并氧化呋咱的振动特性入手,根据拉曼实验光谱得到不同压力下苯并氧化呋咱的激活振动模式,运用第一性原理方法扫描分析键长、键角和二面角的振动情况。结果表明:苯并氧化呋咱初始分解是N（O）-O位置的开环反应,导致初始开环反应的最优反应通道是二面角O-C-N（O）-O苯并氧化呋咱平面外振动(518cm^-1),再通过IRC方法确定初步反应过程中过渡态结构,计算出反应能垒约为18.0kcal/mol,与扫面二面角O-C-N（O）-O得到的能垒约为22.6kcal/mol相符合。第三部分研究在热加载下液相硝基甲烷的激发机理,利用CARS实验系统分析液相硝基甲烷分子不同模式的振动特性,进而探究其激发机理。结果表明:3000cm^-1的C-H键伸缩振动失相时间只有0.18ps,远远小于代表甲基与硝基间伸缩振动的917cm^-1失相时间6.2ps,表明C-H键的伸缩振动比C-N键的伸缩振动更容易受热声子的影响。在热加载下,硝基甲烷分子的C-H键有望首先被激发并引起初始的化学反应。