复合固体推进剂是一种高固体颗粒填充比的含能复合材料,其宏观力学行为强烈依赖于细观结构,在外载作用下微裂纹、微孔洞的扩展及局部很高的应力应变等,都可能使界面粘接的细观结构破坏,从而导致颗粒／基体的界面脱湿,进而影响到宏观力学性能。本文系统地开展了复合推进剂细观损伤实验及其力学行为数值仿真方法研究,主要包括以下内容：(1)复合推进剂细观损伤与宏观力学性能的相关性试验研究。利用单轴拉伸试验和CCD显微分析的方法,研究了不同拉伸速率下的脱湿损伤演化过程,分析了颗粒的界面脱湿形貌与应力-应变曲线的相关性,并探讨颗粒脱湿与应变率和泊松比之间的相关性。从脱湿形貌的角度出发,分析了应力应变规律及泊松比变化的内在原因。(2)建立复合固体推进剂细观结构模型。分析了复合推进剂的颗粒几何模型及细观结构特征,运用RSA顺序随机算法,编程建立了能够有效反映复合推进剂内部构型的二维、三维细观结构模型。针对颗粒／基体界面特性的研究建立胞元模型,并阐述了复合推进剂胞元简化计算模型的实施与边界条件的设置。(3)基体材料的力学特性及本构模型。为描述丁羟粘合剂固化弹性体的力学特性,采用单轴拉伸试验方法,研究在拉伸载荷作用下的应力响应特征,建立Mooney-Rivlin和不同阶次的Ogden型超弹性本构模型,拟合试验数据得到超弹性本构参数,对比分析了两种模型的适用性及拟合精度,并研究了该材料的粘超弹特性。(4)复合推进剂细观损伤演化的数值分析。采用双线性粘聚区本构描述颗粒／基体界面脱湿损伤扩展的力学行为,建立和实现了有限变形下颗粒／基体脱湿损伤演化过程的数值模拟,得到了界面损伤形核及扩展过程中非均匀应力应变分布,特别是细观界面特性、颗粒尺寸效应对宏观力学响应的影响规律。结合实验观察,进一步分析宏观力学性能变化的内在原因,并探讨了复合推进剂的细观失效机理及破坏情况。本文通过实验和基于细观模型的数值仿真方法研究,分析了细观结构状态与宏观力学性能之间的相关性,对复合推进剂宏观力学性能预示、细观失效机理分析、损伤演化过程及其影响规律都具有重要的意义。