高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,简称PBX)是由炸药晶体及粘结剂等材料组成的经一定工艺压制而成的多相脆性非均质复合材料,属于摩擦材料类。其在武器装备和航空航天领域都有着广泛的用途。PBX本身作为承力部件要经受复杂的载荷环境,其内部有一定的初始损伤,初始损伤经过一系列复合环境条件下的加载后可能产生内部裂纹,这些裂纹在载荷、温度等作用下进一步生长、聚合。裂纹的存在会导致材料破坏或者意外起爆,所以PBX的变形与破坏关系到武器系统的稳定性和安全性。本文借鉴了 PBX材料和岩土材料的相似性,基于Lubliner屈服准则开展了对PBX材料的变形与破坏的研究。Lubliner屈服准则是基于线性D-P屈服准则扩展而来,其修正了 von-Mises准则与压力无关的特点,也修正了 Mohr-Coulomb准则偏平面求解奇异性的问题,所以其在岩土材料的数值计算中有比较广泛的应用。文中详细讨论了 Lubliner屈服准则子午线和屈服面的形状,并基于线性D-P准则理论,结合非关联流动势函数与流动法则建立了适用于PBX材料的本构关系。在Lubliner屈服准则理论的基础上引入两个损伤因子分别表征拉伸和压缩损伤,利用连续介质力学理论构建了可以描述复杂应力状况下PBX变形与损伤的塑性损伤模型。将塑性损伤理论运用在分析含菱形孔洞的PBX板在压缩情况下的变形与破坏,其结果和实验数据吻合较好。虽然PBX材料的实际损伤数据没有办法直接测得,但是通过唯象的方法得到近似的数值,从而计算出结构的受力与变形,这种方法实用简单可以预测PBX结构的行为趋势。并且该模型中将拉伸损伤与压缩损伤通过加权因子结合起来的方法,为研究拉压不对称的材料提供了研究思路。除了利用连续损伤的方法用损伤度来表示裂纹外,扩展有限元方法(XFEM)也是常用的一种方法。本文利用XFEM的方法,结合Cohesive(内聚力)模型采用最大拉应力起裂和最大周向应力扩展的准则,分析了含孔洞的PBX炸药试件在整体压缩下由局部裂纹萌生到裂纹扩展全过程的开裂破坏机理,给出了数值模拟与试验测试的对比。结果显示:整体上数值模拟给出的裂纹发展趋势与试验结果相吻合,包括裂纹时程的整体走势和拐点、启裂时刻、裂纹初期扩展速度等;表明基于XFEM和内聚模型的方法,对Ⅰ型裂纹的产生、扩展的模拟是可行的;在裂纹产生、扩展等整体发展规律上,数值模拟可以给出较好预测。在PBX材料中聚合物的含量虽然只占比较少的一部分,但是其对改善PBX材料的力学性能起到了极大的作用。高聚物的一些性质也可以影响PBX材料整体的性能的表现。本文把在研究高聚物的性质时常用的时温等效的理论运用到PBX上得到了率-温等效理论,并将之用在描述PBX材料温度和应变率对失效应力的影响上得到了以下结论:1.在所研究的应变率和温度范围内,PBX率-温等效原理中的平移因子是常数的;2.根据率-温等效原理,在10-4～104s-1应变率范围内,由材料温度相关的失效应力数据预测了材料的应变率相关的失效应力的数据。预测数据与实测数据有较好的吻合,说明针对PBX炸药的失效应力,率-温等效原理是有效的。