聚合物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,简称PBX)是由颗粒性主体炸药(如TATB)和高聚物粘结剂、增塑剂、钝感剂等经一定工艺压制而成的多相非均质材料,属高填充复合材料(highly-filled polymer composites)。PBX具有较高的能量密度,机械加工性能好,感度低,安全性能较好,被广泛的应用于军事和工程领域。在实际使用过程中,由于外界环境的变化,PBX材料会经受一系列的热循环加载,导致PBX产生不可逆变形。国内外学者对PBX材料的不可逆变形现象开展了相关研究,发现经过循环温度加载后,PBX炸药结构上总是表现为宏观上的变形和细观上孔隙体积分数的增加。宏观变形使得PBX与壳体间产生间隙,导致PBX与壳体发生摩擦、碰撞:细观结构的变化也会影响PBX的点火性能和爆轰性能,这些现象都会对PBX炸药的实际使用造成影响。然而,尽管国内外许多科研人员对PBX材料的不可逆变形现象进行了相关研究,积累了一定的理论基础,但是,由于PBX炸药细观结构较为复杂,制作过程多种多样、使用环境恶劣,学术界对PBX炸药在热循环载荷下不可逆变形现象的认识仍显薄弱,没有将细观的损伤与宏观的变形联系在一起。因此,研究PBX炸药在热循环载荷下的不可逆变形现象非常重要,这有助于深入认识PBX的不可逆变形机理,为后续相关研究打下理论基础,具有一定的科学意义和工程价值。本论文以PBX9502为研究对象,主要针对其在热循环下的不可逆变形和体积增长现象,从细观的角度研究产生这种现象的原因和机理。对于这个问题,主要采用数值模拟方法进行探索。首先,根据PBX材料的微结构特点,开展了各向异性热力学细观建模,利用蒙特卡洛随机法和Voronoi多边形建立了 PBX9502的各向异性细观模型,该模型中炸药颗粒的体积比能达到90%及以上。其次,使用扩展有限元(XFEM)模拟PBX9502中界面的脱粘和粘结剂的断裂,得到该材料在不同温度下的损伤形式和应力状态。最后,绘制轴向应变与加载周期的关系曲线,讨论影响PBX9502不可逆变形的影响因素,将细观结构的改变与宏观的体积增长结合起来,分析TATB基PBX不可逆变形的机理和原因。研究获得的主要结论为:1)在循环温度加载过程中,PBX9502内部由于应力集中而形成的界面脱粘和粘结剂开裂正是不可逆体积增长的重要来源。2)在降温过程中,PBX9502更容易产生界面脱粘和粘结剂的拉伸断裂。3)粘结剂的塑性也是PBX9502不可逆体积增长的来源之一,而且对应变的周期性变化趋势会造成一定的影响。