发射装药发射安全性一直倍受国内外兵器界广泛关注。内弹道初期发射药床的挤压破碎是导致膛炸的根本因素,弹底发射药床在高应力下的破碎程度,已成为发射装药发射安全性研究的核心问题。发射药床本质上是由六棱柱发射药粒组成的散粒体系统。本文基于离散元法,系统地研究了多面体颗粒破碎的离散元程序实现,并将其应用到高冲击荷载下发射药床挤压破碎过程的研究中。本文的主要研究内容如下:1.研究了离散元法的基本理论和破碎模型。提出了基于弹簧-四面体的多面体颗粒破碎模型,提高了离散元法描述复杂颗粒和碎片真实形状的准确程度。2.详细讨论了离散元程序中的接触识别算法。分析了邻居目录算法中的Verlet列表法、连接单元法、连接线性目录法和精确接触识别中的公共面法、GJK法、射线穿透法;根据多面体颗粒的特性,选择连接线性目录法建立颗粒的邻居目录,编程并比较了GJK法与射线穿透法的特性,得出了GJK法效率较高但射线穿透法稳定性较好的结论。3.编制了能够模拟伴随多面体颗粒破碎的散粒体系统离散元程序。对主程序中信息初始化、循环计算和内存释放的实现过程进行详细描述;对OpenGL图形后处理程序的主要流程和图像的代码实现进行了说明;通过模拟规则颗粒的冲击回弹、不规则颗粒的自由堆积、立方体的单颗粒冲击破碎和立方体散粒体系统的冲压破碎对离散元程序和破碎模型的有效性进行了验证。4.数值模拟了发射药床挤压破碎过程,并和物理试验进行了对比。建立了发射药挤压破碎的离散元模型,采用无破碎的程序获得发射药床的密实堆积结构;采用破碎程序建立发射药单颗粒破碎模型和发射药床散粒体系统破碎模型;提出弹簧-四面体模型的破碎程度统计规则;模拟和分析了不同冲击荷载下的发射药单颗粒破碎情况,颗粒破碎形态和破碎过程的仿真结果与物理试验结果较为吻合;按照真实荷载模拟了发射药床的挤压破碎过程,将仿真结果与物理试验结果进行了对比分析,结果吻合较好。对程序的验证分析表明本文编制的离散元程序和破碎模型有效;对发射药单颗粒冲击破碎的模拟结果表明程序模拟破碎形态方面的准确性较好;与物理试验结果对比,相同荷载下药床挤压破碎的仿真结果符合较好。本文设计的可以模拟伴随多面体颗粒破碎的散粒体系统离散元程序为发射安全性研究提供了重要的理论支撑和研究手段。