金属柱壳是战斗部（杀爆弹、聚能罩以及自锻弹丸等）的典型结构,金属柱壳爆轰条件下的膨胀断裂、剪切问题一直在军事需求和应用中有着重要的研究价值和工程意义。金属柱壳受载后在发生剪切断裂时会表现出双向剪切断裂模式及绝大多数剪切断裂面呈现一致取向选择的“单旋剪切断裂模式”两种模式,目前对金属柱壳的失稳断裂机理,特别是单旋剪切断裂的形成机理以及影响断裂的主要因素研究尚不明确。已有的实验表明,表面加工可能会对金属柱壳的断裂模式产生影响。因此本文对具有不同表面介观状态的45钢柱壳进行爆轰实验,并对爆轰后回收的断裂残片、断口形貌、裂纹分布等宏观特征以及微观变形结构进行了系统表征,分析了其断裂机理和微观变形机制,揭示了表面加工状态对45钢柱壳动态断裂的影响。本文的主要研究内容及其结果如下:（1）通过车削加工及随后的退火、内表面抛光获得了具有车削外表的三组不同样品,SEM观察发现三组样品内部结构相似,车削处理在第Ⅰ组样品内外表面,第Ⅱ、第Ⅲ组样品外表面形成了沿车削方向的鳞片状微裂纹和沿车削方向弯折的加工组织层;第Ⅱ组样品经退火处理去除柱壳表面的残余应力、第Ⅲ组样品经过内表抛光处理去除了内表面的加工组织层;对比研究三组爆轰加载后的断裂残片、断裂残片内的剪切带、微裂纹,结果表明三组45钢柱壳断裂模式均为近似单旋剪切断裂模式;断裂残片内出现了大量双向均匀分布的剪切带和沿剪切带形核的微裂纹,断裂残片内表面附近的变形最为严重,在内表面附近剪切带最为密集,大量裂纹从断裂残片的外表面萌生,并沿车削加工方向单向优势分布,裂纹沿剪切带的均匀萌生及沿外表面的单向优势萌生共同作用使得45钢柱壳的断裂呈现出近似单旋剪切断裂模式。（2）对断裂残片的变形结构进行分析,结果表明爆轰加载后,45钢的平均硬度由原始状态的203HV增加到305HV,增加了 102HV,从柱壳外表面到内表面,断裂残片硬度逐渐由256HV升高到342HV;断裂残片横截面TEM观察发现,珠光体组织变形较小,大多保留着完整的层片结构,铁素体变形严重,晶粒内形成了近似平行的板条状位错结构;在断裂残片同轴截面中,珠光体的变形不明显,铁素体发生严重碎化,并有大量缺陷产生,在铁素体晶粒内发现了很多类似马氏体的枝晶结构,其中发现了由孪晶片层组成的正三角形的亚结构,铁素体中经历了α→ε→α的可逆相变过程。（3）通过静态实验和冲击实验探讨了加载速率对45钢平面应力状态下的临界厚度的影响,结果表明在静态加载下和冲击加载下,45钢处于平面应力状态下的临界厚度分别为2.4mm和1.7mm,冲击加载使其平面应力下的临界厚度减小;对比分析不同加载条件下不同壁厚的45钢在爆轰加载下断裂模式的发生规律,发现随着应变率的提高,发生剪切断裂与拉伸断裂的临界壁厚增加。