TATB基高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosives, PBX)是由热塑性的高聚物粘结TATB单质炸药晶体制成大小形状各异的造型颗粒,再在模具中压制成型,并加工成特定的形状。在压制成型过程中,造型颗粒将发生摩擦、挤压、压力传递等行为,进而影响到压制成型体的微细结构和内部应力分布。这些细观结构是决定炸药物理、力学及其他性质的重要因素,直接影响到压制成型药柱内部的密度分布和应力集中等,从而可能改变炸药的使用和安全性能。对细观结构特征准确的表征可用以探索由于压制造成的细观结构的改变对宏观性能的影响。当前,x射线层析成像技术以其独特的特性,在炸药结构表征方面填补了传统检测分析方法外的空白。同时,结合颗粒离散元模型进行颗粒间作用力和应力分布进行分析,能够从细观层面出发,进一步探索炸药造型颗粒压制过程中颗粒的变形、位移、运动规律和力学特征演变发展过程。本论文利用X射线层析成像技术结合内置变形材料的形变特征,研究了TATB造型颗粒冷模压过程中颗粒变形和结构演变,分析了颗粒间相互作用规律和随载荷变化的结构变形响应情况。CT图像显示：中部的颗粒主要发生向下的压实变形,模具壁附近颗粒向下压实同时还会发生拱起变形；孔隙率变化主要发生在压制初期,即OMPa-10MPa压力下,上、中、下各部位孔隙率分别减少了73%、62%和58%,压制各阶段孔隙率沿轴向由上至下递增；颗粒主要在压制方向(轴向)发生位移,模具与颗粒间的摩擦力大于颗粒间摩擦力,中部的颗粒向下发生较大位移。结果表明：x射线微层析成像可无损表征造型颗粒受压过程内部结构演变,颗粒形态变化和相互接触关系揭示了受压颗粒间作用模式,颗粒位移间接反映了炸药内部应力传递情况。通过对颗粒运动、变形和密实过程的分析研究,深化了对造型颗粒压制过程的认识,对模压成型机制分析和优化工艺参数具有一定的参考价值。另外,对TATB造型颗粒进行温模压压制试验,研究高聚物粘结炸药压制成型过程的应力和应变状态,通过植入应变标志物,并利用CT技术观测压制后应变标志物的形变特征与规律,对不同位置处应变标志物的应变分析,得到不同位置的局部应变状态,建立区域应变场,从而推测出区域应力状态,研究压制过程的应力响应和内应力场分布。结果表明：各个应变标志物均发生轴对称压缩,形成的应变椭球为扁形椭球状,且以单轴压扁为主。药柱中部主要存在从上至下轴向的应力,受到的剪切力较小,而药柱的周边部分不仅存在轴向的应力,还受到较大的剪切力作用。中部区域从上至下的内应力梯度增量大于周边区域,可能跟周边区域受模具挤压增大了内应力有关。通过该方法得到了一种新颖有效的测量炸药内部结构应变的方法,对模压过程中炸药造型颗粒内部应变(应力)测量和内应力分布分析具有积极意义和应用价值。基于颗粒离散元方法对TATB炸药造型颗粒的压制过程进行了数值模拟,获得了压制过程中内部颗粒间接触力、孔隙率、配位数、位移等物理量,研究了不同压力作用下TATB造型颗粒的模压结构和应力响应。结果表明：压制初期上部区域的孔隙率小于下部,在后期孔隙率差别不大；压制初期,上部和中部产生较大接触力,内部应力从上往下递减,压制后期在上部区域和下部区域的应力大于中部区域；边缘区域与模壁直接接触,形成了大应力区。通过数值模拟,与造型颗粒细观变形密实的试验现象相互印证,说明该思路和方法具有一定的可行性。本论文通过在压制微结构表征和内部应变测量上的创新,提出一种利用应变标志物与CT观测相结合的方法研究了颗粒接触、接触力传递、力链的形成与演化、内应力分布等基础问题,该方法得到的结果和认识可用于炸药钢模压制过程的成型与致密化机制分析。该方法突破了长久以来炸药内部结构应变测量方面的限制,在一定程度上解决了内部结构演化与内应力(应变)的定性定量表征难题。