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HMX(Octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine)和RDX(Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine)是两种常用的猛炸药,以HMX和RDX为基的复合炸药在军事中广泛应用于导弹战斗部装药、鱼类以及核战斗部起爆装药。研究炸药在准静态、动态、不同温度等环境下的力学响应,是理解爆轰和安全性能的关键。通过试验手段获得炸药在各种受力环境下的力学性能,并研究相应的力学行为机理,是深入研究炸药的安全性、进行武器装药和工程应用的基础。本文以炸药在不同加载条件下的力学性能为研究的出发点,研究了单质炸药以及复合炸药的动态力学响应及其对安全性的影响。利用准静态压缩技术以及Hopkinson试验技术,并设计了相应的低温和高温加载系统,获得了RDX-8701在大温度范围下(-125℃～15℃;15℃～100℃)的准静态和动态应力应变曲线以及相应的力学性能参数。运用扫描电子显微镜对RDX-8701在不同温度下的断裂机理进行了分析,发现RDX-8701在准静态-低温条件下的断裂模式主要以粘结剂界面的脱粘为主,而准静态-高温条件下的失效模式主要是粘结剂软化引起的;在高应变率低温环境下RDX-8701的断裂模式包含RDX晶体的断裂以及粘结剂界面的脱粘,而在高温条件下RDX-8701的失效模式主要是粘结剂的软化。将改造的落锤试验仪与低温控制装置作为主要研究手段,通过高速摄影获取了粉末炸药低温环境下的撞击响应图像,测定了低温下炸药的点火-燃烧概率。采用基于接触力学的理论模型研究了HMX炸药在落锤撞击下的颗粒响应过程。计算结果表明,随着温度的降低,颗粒与落锤接触点以及两粒子之间接触点的温度升高会加快。但是,颗粒与落锤表面接触点的温度比相邻两粒子之间接触点的温度升高的更快、更高。这是因为,落锤撞击下颗粒炸药的主要点火机理是摩擦力,而落锤与颗粒接触点比两粒子之间接触点的摩擦力更大,因此更容易形成热点。根据计算结果可以推断,热点主要形成于落锤与颗粒的接触面上,并且随着环境温度的降低,接触点的峰值温度会越高。对奥克托金/黑索今(HMX/RDX)大颗粒进行不同落高下的落锤撞击试验,并通过Mastersizer 2000激光粒度分析仪对破碎后的HMX/RDX碎片进行粒度分析,结果表明,落锤高度小于一定值时,随着落锤高度的增加,炸药的碎片尺寸单调减小;但当落锤高度增加到一定值后,碎片的大小分布逐渐趋于不变。基于试验结果,建立了HMX大颗粒在落锤撞击下碎片的平均尺寸以及碎片分布的理论计算公式,并通过扫描电子显微镜对落锤撞击下的炸药颗粒的碎片进行了形貌分析。采用420000帧/秒的拍摄频率,时间间隔为2.38μs,分辨率128~*48像素的高速摄影获得了粒径约700μm的HMX小颗粒在落锤撞击过程中更为详尽的力-化学响应图像。试验现象证明溅射是热点形成后产生的气体产物推动碎片的一种物理化学现象。溅射是由于热点的形成引起的,但热点的形成不一定都引起溅射。HMX的颗粒尺寸对其点火方式有很大的影响,当粒径大于1080μm时,点火易于发生在固相中,而当粒径约700μm时,点火存在液相和固相两种不同的方式。当细粉末炸药中混入大颗粒时(无论是含能颗粒还是惰性颗粒),颗粒与粉末炸药混合的交界处很容易形成热点,随后的燃烧反应传播也是由此界面处开始的。复合炸药的力学性能是由含能晶粒和粘结剂共同作用的结果,粘结剂的含量较少,但其状态对材料的力学性能影响很大。建立了细观数值计算模型,研究不同温度下RDX晶体与粘结剂分别对复合炸药RDX-8701平均力学性能的影响。从细观计算结果可以看出,随着温度的降低,RDX晶粒和粘结剂的应力随应变都在增加,但由于RDX的强度和含量更大,因此对RDX-8701整体的力学性能起主导作用。